Question

Ⅰ.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=－534kJ/mol，化学平衡常数为K₂。则用NH₃和O₂制取N₂H₄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。

①下列能说明该反应已经达到平衡状态的是____________(填字母代号)。

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(P₀)的比值(P/P₀)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______________。(已知气体的压强比等于其物质的量之比)

(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________________。

Ⅱ.采用氨水吸收烟气中的 SO₂

若氨水与 SO₂恰好完全反应生成正盐，则此时溶液呈_________性(填“酸”或“碱”)。 常温下弱电解质的电离平衡常数如下：氨水：K_b=1.8×10^-5mol•Lˉ1；H₂SO₃ ： Ka₁=1.3×10^-2mol•Lˉ1，Ka₂=6.3×10^-8mol•Lˉ¹

Answer

4NH3(g)+O2(g) ⇌2N2H4(g)+2H2O(g) △H=+526.2kJ/mol D 0.006mol/(L•min) 80% 2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O 碱

【解析】

I.(1)根据盖斯定律分析解答；(2)①根据平衡状态的标志和特征结合方程式分析判断；②根据三段式，结合气体的压强比等于其物质的量之比计算解答；(3)结合图象，找出阴极的反应物、生成物，联系电极反应式书写；

Ⅱ.先计算铵根离子与亚硫酸根的水解平衡常数，再进行判断。

I.(1)①4NH3(g)＋3O2(g)⇌2N2(g)＋6H2O(g)  ΔH1=－541.8kJ/mol，②N2H4(g)＋O2(g)⇌N2(g)＋2H2O(g)  ΔH2=－534kJ/mol，根据盖斯定律，反应①-反应②×2即可消去N2，从而得到NH3和O2制取N2H4(g)的热化学方程式：4NH3(g)+O2(g) ⇌2N2H4(g)+2H2O(g)△H =△H1-△H2×2 =-541.8kJ/mol+534kJ/mol×2 =526.2kJ/mol，则K=，故答案为：4NH3(g)+O2(g) ⇌2N2H4(g)+2H2O(g) △H=+526.2kJ/mol；；

(2)①对于2NO(g)＋2CO(g)⇌N2(g)＋2CO2(g)，①A、c(CO)=c(CO2)，浓度相等不表示浓度不变，不能说明达到平衡状态，故A错误；B、由于该反应气体的质量不变，体积不变，则密度为定值，所以容器中混合气体的密度不变，不能说明是平衡状态，故B错误；C、v(N2)正=2v(NO)逆，速率不与计量系数成正比，不能说明是平衡状态，故C错误；D、由于气体的质量不变，但气体物质的量反应前后在变化，则混合气体的平均摩尔质量为变量，因此容器中混合气体的平均摩尔质量不变可以说明达到平衡状态，故D正确；故答案为：D；

②由题知起始量0.1mol NO和0.3mol CO，设N2变化量为xmol，

根据气体的压强比等于其物质的量之比，则5min时==，解得x=0.03mol，v(N2)==== 0.006mol/(L•min)；平衡时，=，解得x=0.04mol，平衡时NO的转化率α(NO)=×100%=80%，故答案为：0.006mol/(L•min)；80%；

(3)由图可知阴极为HSO3-放电生成S2O42-，结合电子转移、电荷守恒得出电极反应式为：2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O，故答案为：2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O；

Ⅱ.①Kh(NH4+)==≈5.6×10-10，Kh(SO32-)==≈1.6×10-7，由于Kh(NH4+)＜Kh(SO32-)，即铵根离子水解程度小于亚硫酸根离子的水解程度，因此亚硫酸铵溶液呈碱性，故答案为：碱。