Question

氮的化合物在工农业生产及航天航空业中具有广泛的用途。回答下列问题：

⑴NF₃为无色、无味的气体，可用于微电子工业，该物质在潮湿的环境中易变质生成HF、NO、HNO₃。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______，NF₃在空气中泄漏时很容易被观察到，原因是_______。

⑵汽车尾气中催化剂可将NO、CO转化成无害气体。

化学键	C≡O	NO中氮氧键	N≡N	CO2中C＝O键
键能/kJ·mol^^1	1076	630	945	803

2NO（g）＋2CO（g）⇌N₂（g）＋2CO₂（g）     ΔH

①ΔH＝______________________________kJ·mol^1。

②该反应的平衡常数与外界因素X（代表温度、压强、或催化剂接触面）关系如下图所示。

X是______，能正确表达平衡常数K随X变化的曲线是_______（填：a或b）。

⑶在一定温度和催化剂作用下，8NH₃（g）＋8NO（g）＋2NO₂（g）⇌9N₂（g）＋12H₂O（g）在2L密闭容器中通入4molNH₃、4molNO、nmolNO₂，经10分钟时达到平衡时，c（NH₃）=0.5mol·L^1，c（NO₂）＝0.25mol·L^1。

①n＝_____；

②υ（NO）＝______；

③NH₃的平衡转化率为_________。

⑷用电解法将某工业废水中CN^-转变为N₂，装置如下图所示。电解过程中，阴极区电解质溶液的pH将____________（填：增大、减小或不变）。阳极的电极反应式为______________。

Answer

2:1 NO与O2反应生成红棕色NO2 -745 温度 b 1.25 0.15mol·L1·min1 75% 增大 2CN--10e-+12OH-＝2CO32-+N2↑+6H2O

【解析】

(1)NF3在潮湿的环境中易变质生成HF、NO、HNO3，该反应的方程式为3NF3+5H2O＝2NO+HNO3+9HF，其中NO是还原产物，硝酸是氧化产物，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:1。由于生成的NO与O2反应生成红棕色的NO2，所以NF3在空气中泄漏时很容易被观察到，故答案为：2:1；NO与O2反应生成红棕色的NO2；

(2)①结合图表中的数据，根据ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能可得，ΔH=(630×2+1076×2-945-803×4)kJ·mol-1=-745 kJ·mol-1，故答案为：-745；

②平衡常数K只与温度有关，则X代表温度，由(1)可知，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故曲线b符合平衡常数随温度的变化，故答案为：温度；b；

(3)由题干信息，设NH3转化的物质的量浓度为8xmol/L，列三段式有：

①已知经10分钟时达到平衡时，c(NH3)=0.5mol·L1，c(NO2)＝0.25mol·L1，则2-8x=0.5，解得8x=1.5，则0.5n-2x=0.5n-0.375=0.25，解得n=1.25，故答案为：1.25；

②，故答案为：0.15mol·L1·min1；

③NH3的平衡转化率，故答案为：75%；

(4)用电解法将工业废水中的CN-转变为N2，氮元素化合价从-3价升高到0价，碳元素化合价从+2价升高到+4价，发生氧化反应，所以装置左侧为阳极，右侧为阴极，根据电解原理可知，H＋在阴极得电子发生还原反应，电极反应式为：2H2O+2e-===H2↑+2OH-，阴极有OH-生成，所以pH增大，在阳极，CN-将转变为N2和CO32-，氮元素化合价从-3价升高到0价，碳元素化合价从+2价升高到+4价，电极反应式为：2CN--10e-+12OH-===2CO32-+N2↑+6H2O，故答案为：增大；2CN--10e-+12OH-===2CO32-+N2↑+6H2O。