Question

碳和氮的化合物在生产生活中广泛存在。回答下列问题：

（1）三氯化氮（NCl₃）是一种黄色、油状、具有刺激性气味的挥发性有毒液体，其原子均满足8e^－结构。写出其电子式_________。氯碱工业生产时，由于食盐水中通常含有少量NH₄Cl，而在阴极区与生成的氯气反应产生少量三氯化氮，该反应的化学方程式为_______。

（2）一定条件下，不同物质的量的CO₂与不同体积的1.0 mol/L NaOH溶液充分反应放出的热量如下表所示：

反应 序号	CO2的物质的量/mol	NaOH溶液的体积/L	放出的热量 /kJ
1	0.5	0.75	a
2	1.0	2.00	b

该条件下CO₂与NaOH溶液反应生成NaHCO₃的热化学反应方程式为：_______。

（3）利用CO可以将NO转化为无害的N₂，其反应为：2NO（g）＋2CO（g）N₂（g）＋2CO₂（g），向容积均为1 L的甲、乙、丙三个恒温（反应温度分别为300 ℃、T ℃、300 ℃）容器中分别加入相同量NO和CO，测得各容器中n（CO）随反应时间t的变化情况如下表所示：

t/min	0	40	80	120	160
n（CO）（甲容器）/mol	2.0	1.5	1.1	0.8	0.8
n（CO）（乙容器）/mol	2.0	1.45	1.0	1.0	1.0
n（CO）（丙容器）/mol	1.00	0.80	0.65	0.53	0.45

①甲容器中，0～40 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v（NO）＝________。

②该反应的ΔH________0（填“>”或“<”）。

③丙容器达到平衡时，CO的转化率为________。

（4）如图是在酸性电解质溶液中，以惰性材料作电极，将CO₂转化为丙烯的原理模型。

①太阳能电池的负极是________。（填“a”或“b”）

②生成丙烯的电极反应式是_________。

Answer

NH4Cl＋3Cl2=NCl3＋4HCl NaOH（aq）＋CO2（g）=NaHCO3（aq）ΔH＝－（4a－b）kJ/mol 0.0125 mol/（L·min） < 60% a 3CO2＋18H＋＋18e－=C3H6＋6H2O

【解析】

（1）三氯化氮（NCl3）其原子均满足8e-结构，形成三个共用电子对，氯化铵和氯气反应生成三氯化氮和氯化氢；

（2）根据不同反应的量产生的热量写出热化学方程式，根据盖斯定律计算所求反应的热效应；

（3）①根据化学反应平均速率公式v（NO）=计算；

②对比甲容器和乙容器，相同时间内乙容器转化的NO的量更多，表明乙容器的化学反应速率更快，则乙容器温度更高，据此判断焓变情况；

③根据等效平衡以及甲容器的反应情况计算丙容器中NO的转化率；

（4）①负极通燃料，正极通氧气；

②太阳能电池为电源，电解强酸性的二氧化碳水溶液得到丙烯，丙烯在阴极生成。

（1）三氯化氮原子均满足8e－结构，故电子式为；氯化铵与氯气生成三氯化氮，其方程式为：NH4Cl＋3Cl2===NCl3＋4HCl；

故答案为：；NH4Cl＋3Cl2===NCl3＋4HCl；

（2）根据序号1的热化学方程式为：2CO2（g）＋3NaOH（aq）===NaHCO3（aq）＋Na2CO3（aq）＋H2O（l） ΔH＝－4a kJ/mol、序号2的热化学方程式为CO2（g）＋2NaOH（aq）===Na2CO3（aq）＋H2O（l） ΔH＝－b kJ/mol，根据盖斯定律可得：NaOH（aq）＋CO2（g）===NaHCO3（aq） ΔH＝－（4a－b）kJ/mol；

故答案为：NaOH（aq）＋CO2（g）===NaHCO3（aq） ΔH＝－（4a－b）kJ/mol；

（3）①甲容器中，0～40 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v（NO）＝v（CO）＝＝0.0125 mol/（L·min）；

故答案为：0.0125 mol/（L·min）；

②根据甲乙容器可知，乙容器80 min达到平衡，甲容器在120 min达到平衡，故乙容器的温度高于甲容器，温度高CO的平衡浓度大，平衡逆向移动，所以该反应属于放热反应，ΔH<0；

故答案为：<；

③甲与丙的温度一样，故平衡常数不变。甲容器在300 ℃下的平衡常数为：

K＝==2.11

丙容器在300 ℃下的平衡常数为：

K＝＝2.11，

解得x＝0.3 mol/L，故丙容器达到平衡时，CO的转化率为60%，

故答案为：60%；

（4）①由图片可知，与a相连的电极：CO2→丙烯，发生还原反应，作阴极，故a为太阳能电池的负极；②生成丙烯的电极反应式为：3CO2＋18H＋＋18e－===C3H6＋6H2O；

故答案为：a；3CO2＋18H＋＋18e－=C3H6＋6H2O。