Question

氮元素的化合物種類繁多，性質(zhì)也各不相同．
（1）NO₂有較強的氧化性，能將SO₂氧化生成SO₃，本身被還原為NO，已知下列兩反應過程中能量變化如圖所示：

則NO₂氧化SO₂的熱化學方程式為

 

．
（2）在2L密閉容器中放入1mol氨氣，在一定溫度進行如下反應：
2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g），反應時間（t）與容器內(nèi)氣體總壓強（p）的數(shù)據(jù)見下表

時間t/min	0	1	2	3	4	5
總壓強p 100kPa	5	5.6	6.4	6.8	7	7

則平衡時氨氣的轉(zhuǎn)化率為

 

．
（3）肼（N₂H₄）又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料．在空氣中完全燃燒生成氮氣，當反應轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，生成氣體在標準狀況下的體積為

 

．聯(lián)氨溶于水可以發(fā)生與氨水類似的電離，試寫出聯(lián)氨在水溶液中的電離方程式：

 

（寫一步即可）．
（4）NH₄⁺在溶液中能發(fā)生水解反應．在25℃時，0.1mol/L氯化銨溶液由水電離出的氫離子濃度為1×10^-5mol/L，則在該溫度下此溶液中氨水的電離平衡常數(shù)K_b（NH₃?H₂O）=

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,化學平衡的計算

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）根據(jù)圖示寫出兩個熱化學方程式，根據(jù)蓋斯定律將兩個反應相加或相減以得到NO₂（g）與SO₂（g）生成SO₃（g）和NO（g）的反應熱，再書寫熱化學反應方程式；
（2）根據(jù)數(shù)據(jù)判斷4分鐘達到平衡，利用壓強之比等于物質(zhì)的量之比計算；
（3）寫出肼燃燒的方程式，根據(jù)方程式計算生成氣體的體積；類比氨水的電離，寫出肼在水溶液中的電離方程式；
（4）寫出氨水電離方程式，計算出離子濃度，代入電離平衡常數(shù)表達式計算氨水的電離平衡常數(shù)．

解答： 解：（1）由圖示得到以下兩個方程式：
①2SO₂（g）+O₂（g）2SO3（g）△H=-196.6kJ?mol^-1，
②2NO（g）+O₂（g）2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律可知，

①-②

2

可得NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g），
則△H=

-196.6kJ/mol-(-113.0kJ/mol)

2

=-41.8kJ?mol^-1，
故答案為：NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ?mol^-1；
（2）根據(jù)數(shù)據(jù)判斷4分鐘達到平衡，設氨氣的轉(zhuǎn)化率為a，利用壓強之比等于物質(zhì)的量之比計算；
       2NH₃ ?N₂+3H₂ △n
       2        1    3      2
       a        0.5a  1.5a  a

5

7

=

1

1+a

，解得a=0.4，故氨氣的轉(zhuǎn)化率為40%，故答案為：40%；
（3）肼（N₂H₄）在空氣中完全燃燒生成氮氣和水，方程式為：
     N₂H₄ +O₂ =N₂ +2H₂O   轉(zhuǎn)移電子數(shù)
              22.4L        4 mol
               V           0.2mol
V=

22.4L×0.2mol

4mol

=1.12L，故答案為；1.12L；
肼易溶于水，它是與氨類似的弱堿，則電離生成OH^-和陽離子，電離方程式為N₂H₄+H₂O=N₂H₅⁺+OH^-；
故答案為：N₂H₄+H₂O=N₂H₅⁺+OH^-；
（4）NH₄⁺在溶液中能發(fā)生水解反應，NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺
故c（NH₃?H₂O）=c（H⁺）=1×10^-5mol/L，則c（OH^-）=

Kw

c(H+)

=

10-14

10-5

=10^-9mol/L，c（NH₄⁺）=0.1mol/L，
氨水的電離方程式為：NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-
電離平衡常數(shù)Kb（NH₃?H₂O）=

c(NH4+)×c(OH-)

c(NH3?H2O)

，
把以上數(shù)據(jù)代入平衡常數(shù)表達式：Kb（NH₃?H₂O）=

0.1mol/L×10-9mol/L

10-5mol/L

=1×10^-5mol/L，
故答案為：1×10^-5mol/L．

點評：本題考查了熱化學方程式的書寫，平衡轉(zhuǎn)化率的計算，氧化還原反應的計算，電離方程式的書寫及電離平衡常數(shù)的計算，其中電離平衡常數(shù)計算較難，應根據(jù)電離平衡表達式，計算出相應離子濃度代入表達式即可．差量法是常用的計算方法，根據(jù)氧化還原反應計算時，可把轉(zhuǎn)移電子數(shù)看作物質(zhì)來根據(jù)方程式計算．