Question

【題目】碳、氮和氯元素及其化合物與人類的生產(chǎn)、生活密切相關。

I．碳的化合物的轉(zhuǎn)換在生產(chǎn)、生活中具有重要的應用。特別是CO2的低碳轉(zhuǎn)型對抵御氣候變化具有重要意義。

在三個容積均為1L的密閉容器中以不同的氫碳比n(H2)/n(CO2)充入H2和CO2，在一定條件下發(fā)生反應：

2CO2(g) + 6H2(g) C2H4(g) + 4H2O(g) △H，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關系如圖所示（①、②、2.0分別代表三種氫碳比時的變化曲線)。

請回答下列問題：

（1）反應的△H_____0，氫碳比①________②，Q點v(正)_____v(逆)(填“大于”或“小于”)

（2）若起始時，CO2的濃度為0.5mol/L，氫氣的濃度為1.0mol/L；則P點對應溫度的平衡常數(shù)的值為_____________________。

II．氯的化合物合成、轉(zhuǎn)化一直是科學研究的熱點。

①一定條件下，氯氣與氨氣反應可以制備氯胺[NH2Cl(g)]，已知部分化學鍵的鍵能：

則上述反應的熱化學方程式為_______________________________________________________。

化學鍵	N—H	Cl—Cl	N—Cl	H—Cl
鍵能/kJ·mol-1	391.3	243.0	191.2	431.8

②氯胺是一種長效緩釋含氯消毒劑，有緩慢而持久的殺菌作用，可以殺死H7N9禽流感病毒，其消毒原理為與水緩慢反應生成強氧化性的物質(zhì)，該反應的化學方程式為

_________________________________________________________。

III．用氨水除去SO2

(1)已知25℃時，NH3·H2O的Kb=1.8×10-5，H2SO3的Ka1=1.3×10-2，Ka2=6.2×10-8.若氨水的濃度為2.0mol/L，則溶液中的c(OH-)=_________mol/L.將SO2通入該氨水中，當c(OH-)降至1.0×10-7mol/L時，溶液中的c(SO32-)/c(HSO3-)=_____________.

(2)利用氨氣與空氣催化氧化法制取聯(lián)氨N2H4.如圖是由“聯(lián)氨-空氣”形成的綠色燃料電池,以石墨為電極的電池工作原理示意圖,b電極為____________極(填“正”或“負”),寫出該電池工作時a電極的電極反應式___________________________________________.

Answer 1

【答案】 小于 大于 大于 512L3/mol3 NH3(g)+Cl2(g)=NH2Cl(g)+HCl(g) △H=+11.3kJ/mol NH2Cl+H2ONH3+HClO或NH2Cl+2H2ONH3·H2O+HClO 6.0×10-3 0.62 正 N2H4-4e-=N2+4H+

【解析】本題主要考查化學反應原理綜合問題。

I．（1）CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨著溫度升高而減小，表明升溫平衡左移，反應的△H小于0，在相同溫度下，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率①大于②，所以氫碳比①大于②，在一定溫度下，Q點達到平衡過程中，CO2的轉(zhuǎn)化率增大，所以v(正)大于v(逆)。

（2）平衡時，CO2的濃度為0.25mol/L，氫氣的濃度為0.25mol/L，乙烯的濃度為0.125mol/L，水蒸氣的濃度為0.5mol/L，則P點對應溫度的平衡常數(shù)為=512L3/mol3。

II．①△H=反應物鍵能之和-生成物鍵能之和=(3×391.3+243.0-191.2-2×391.3-431.8)kJ/mol=+11.3kJ/mol，則上述反應的熱化學方程式為NH3(g)+Cl2(g)=NH2Cl(g)+HCl(g) △H=+11.3kJ/mol。

②氯胺與水緩慢反應生成的強氧化性物質(zhì)是次氯酸，該反應的化學方程式為NH2Cl+2H2ONH3·H2O+HClO。

III．(1)Kb==1.8×10-5，c(NH3·H2O)=2.0mol/L，則c(OH-)≈c(NH4+)==6.0×10-3mol/L. Ka2＝=6.2×10-8，c(H+)=c(OH-)=1.0×10-7mol/L，溶液中的c(SO32-)/c(HSO3-)=Ka2/ c(H+)=0.62.

(2) O2在b電極被還原，所以b電極為正極，該電池工作時a電極的電極反應式：N2H4-4e-=N2+4H+.