Question

【題目】氨是重要的基礎(chǔ)化工原料，可以制備亞硝酸（HNO2）、連二次硝酸（H2N2O2）、尿素[CO（NH2）2]等多種含氮的化工產(chǎn)品。

（1）水能發(fā)生自偶電離2H2OH3O++OH－，液氨比水更難電離，試寫出液氨的自偶電離方程式_______。

（2）25℃時(shí)，亞硝酸和連二次硝酸的電離常數(shù)如下表所示：

化學(xué)式	HNO2	H2N2O2
電離常數(shù)	Ka=5.1×10－4	Ka1=6.17×10－8、Ka2=2.88×10－12

①物質(zhì)的量濃度相同的NaNO2和NaHN2O2溶液的pH（NaNO2）_____pH（NaHN2O2）（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②25℃時(shí)NaHN2O2溶液中存在水解平衡，其水解常數(shù)Kh=_______（保留三位有效數(shù)字）。

③0.lmol/LNa2N2O2溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)?/span>____________。

（3）以NH3與CO2為原料可以合成尿素[CO（NH2）2]，涉及的化學(xué)反應(yīng)如下：

反應(yīng)I：2NH3（g）+CO2（g）NH2CO2NH4（s） △H1=-159.5kJmol-1；

反應(yīng)II：NH2CO2NH4（s）CO（NH2）2（s）+H2O（g） △H2=+116.5kJmol-1；

反應(yīng)III：H2O（l）═H2O（g） △H3=+44.0kJmol-1。

則反應(yīng)Ⅳ：NH3與CO2合成尿素同時(shí)生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為____________。

（4）T1℃時(shí)，向容積為2L的恒容密閉容器中充入n（NH3）:n（CO2）=2:l的原料氣，使之發(fā)生反應(yīng)Ⅳ，反應(yīng)結(jié)束后得到尿素的質(zhì)量為30g，容器內(nèi)的壓強(qiáng)p隨時(shí)間t的變化如圖1所示。

①T1℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的值為___________。

②圖2中能正確反應(yīng)平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線為__________（填字母標(biāo)號(hào)）。

（5）據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，二氧化碳可以在酸性水溶液中用惰性電極電解制得乙烯，其原理如圖3所示。則b電極上的電極反應(yīng)式為______________。

Answer 1

【答案】2NH3NH4+ + NH2－ ＜ 1.62×10－7 c（Na+）＞c（N2O22－）＞c（OH－）＞c（HN2O2－）＞c（H+） 2NH3（g） + CO2（g）CO（NH2）2（s） + H2O（l） △H =－87.0kJmol－1 128（mol/L）－3 a 2CO2 + 12H+ + 12e－ ===C2H4 + 4H2O

【解析】

由弱酸的相對(duì)強(qiáng)弱（電離常數(shù)），可推知對(duì)應(yīng)鹽水解能力的強(qiáng)弱；據(jù)蓋斯定律，將熱化學(xué)方程式加減得新的熱化學(xué)方程式；由平衡濃度計(jì)算平衡常數(shù)，據(jù)溫度對(duì)平衡的影響判斷平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系；依電解原理和離子方程式的要求書寫電極反應(yīng)式。

（1）水自偶電離方程式中，一個(gè)水分子電離生成H+和OH－，H+與另一個(gè)水分子以配位鍵結(jié)合成H3O+。可模仿寫出液氨的自偶電離方程式2NH3NH4+ + NH2－。

（2）電離常數(shù)（酸性）：HNO2>H2N2O2>HN2O2－，則水解常數(shù)（堿性）：NO2－<HN2O2－<N2O22－。

①物質(zhì)的量濃度相同的NaNO2和NaHN2O2溶液中，水解程度NO2－<HN2O2－，溶液pH(NaNO2)＜pH(NaHN2O2)。

②25 ℃ 時(shí)，NaHN2O2水解常數(shù)Kh＝Kw/Ka1＝10－14 /(6.17×10－8)＝1.62×10－7。

③0.lmol/L Na2N2O2溶液中，溶質(zhì)完全電離Na2N2O2＝2Na+N2O22－，陰離子分步微弱水解N2O22－+H2OHN2O2－+OH－、HN2O2－+H2OH2N2O2+OH－，水極弱電離H2OH++OH－，離子濃度由大到小的順序?yàn)?/span>c(Na+)＞c(N2O22－)＞c(OH－)＞c(HN2O2－)＞c(H+）。

（3）NH3與CO2合成尿素時(shí)，由分步反應(yīng)消去中間產(chǎn)物NH2CO2NH4(s)、H2O(g)，即IV式＝I式+II式－III式，反應(yīng)IV的熱化學(xué)方程式為2NH3(g)+ CO2(g)CO(NH2)2(s)+ H2O(l) △H =－87.0kJmol－1。

（4）① T1℃、2L：2NH3(g) + CO2(g) CO(NH22(s) + H2O(l)

設(shè)起始/mol： 2x x 0 0

轉(zhuǎn)化/mol： 1.0 0.5 0.5 0.5

平衡/mol： 2x-1.0 x-0.5 (30/60) 0.5

因恒溫恒容時(shí)氣體的壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量之比，得，x＝0.75。

該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝＝128(mol/L)－3。

②反應(yīng)IV正反應(yīng)放熱，升高溫度使平衡左移，平衡常數(shù)K減小，故選曲線a。

（5）根據(jù)碳原子數(shù)守恒和碳元素化合價(jià)的變化，可得2CO2+12e-→C2H4；酸性溶液中，CO2中－2價(jià)氧原子與H+結(jié)合成水，C2H4中+1價(jià)氫也來自H+，故電解時(shí)b電極（陰極）反應(yīng)式為2CO2 + 12e－ + 12H+＝C2H4 + 4H2O。