Question

含氮化合物在工农业生产中都有重要应用。

(1)氨和肼(N₂H₄)是两种最常见的氮氢化物。

己知：4NH₃(g)＋3O₂(g)⇌2N₂(g)＋6H₂O(g)  ΔH₁=-541.8kJ/mol，化学平衡常数为K₁。

N₂H₄(g)＋O₂(g)⇌N₂(g)＋2H₂O(g)  ΔH₂=-534.0kJ/mol，化学平衡常数为K₂。

则用NH₃和O₂制取N₂H₄(g)的热化学方程式为________，该反应的化学平衡常数K=________(用K₁、K₂表示)。

(2)对于反应：2NO(g)＋2CO(g)⇌N₂(g)＋2CO₂(g)，在一定温度下，于1L的恒容密闭容器中充入0.1mol NO和0.3mol CO，反应开始进行。

①下列能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母序号)。

A.c(CO)=c(CO₂)          

B.容器中混合气体的密度不变

C.v(N₂)_正=2v(NO)_逆        

D.容器中混合气体的平均摩尔质量不变

②图为容器内的压强(P)与起始压强(P^º)的比值(P/P^º)随时间(t)的变化曲线。0～5min内，该反应的平均反应速率v(N₂)= ___________，平衡时NO的转化率为_____。

(3)使用间接电化学法可处理燃煤烟气中的NO，装置如图所示。已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，写出阴极的电极反应式_________________________。

Answer

4NH3(g)＋O2(g) = 2N2H4(g)＋2H2O(g) ΔH=＋526.2kJ/mol D 0.006 mol·L-1·min-1 80% 2HSO3-＋2e-＋2H＋=S2O42-＋2H2O

【解析】

(1)可根据盖斯定律计算并写出热化学方程式；可根据平衡常数的计算规则写出该反应的化学平衡常数的表达式；

(2)①根据平衡状态的特点和及各量是否随平衡移动而改变来判断；

②根据题给数据，列出三段式，可方便地求算该反应的平均反应速率和平衡时NO的转化率；

(3)阴极发生还原反应，亚硫酸氢根离子还原，根据pH在4～7之间，可写出阴极电极反应式。

(1)①4NH3(g)＋3O2(g) 2N2(g)＋6H2O(g)  ∆H1=－541.8kJ/mol，化学平衡常数为K1。②N2H4(g)＋O2(g) N2(g)＋2H2O(g)  ∆H2=－534kJ/mol，化学平衡常数为K2。根据盖斯定律，将①-②×2得：4NH3(g)＋O2(g) = 2N2H4(g)＋2H2O(g)  ∆H=(－541.8kJ∙mol-1)-(－534 kJ∙mol-1)×2=＋526.2 kJ∙mol-1，该反应的化学平衡常数K= .故答案为4NH3(g)＋O2(g) = 2N2H4(g)＋2H2O(g)  ∆H=＋526.2kJ/mol；；

(2)对于2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)，在一定温度下，于1L的恒容密闭容器中充入0.1molNO和0.3molCO，反应开始进行。

①A． c(CO)=c(CO2)，不表示浓度变化，不能判断是否为平衡状态，故A错误；

B． 反应中气体的质量不变，体积不变，容器中混合气体的密度始终不变，不能判断是否为平衡状态，故B错误；

C． v(N2)正=2v(NO)逆表示，应该是2v(N2)正=v(NO)逆，才表示正逆反应速率相等，故C错误；

D. 该反应属于气体的物质的量发生变化的反应，容器中混合气体的平均摩尔质量不变时表示气体的物质的量不变， 说明是平衡状态，故D正确；

故选D；答案为：D；

②根据容器内的压强(P)与起始压强(P0)的比值(P/P0)随时间(t)的变化曲线，0～5min内，=0.925，根据阿伏伽德罗定律及其推论， =0.925，平衡时 =0.90，

5min时，=0.925，解得x=0.03mol，v(N2)= = 0.006mol·L-1·min-1；平衡时，=0.90，解得x=0.04mol，NO的转化率=×100%=80%，故答案为0.006 mol·L-1·min-1；80%；

(3)阴极发生还原反应，是亚硫酸氢根离子得电子生成硫代硫酸根离子，电极反应式为：2HSO +2e- +2H+ ═S2O +2H2O；故答案为2HSO +2H+ +2e- =S2O+2H2O。