Question

14．氮及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)和國防建設(shè)中有廣泛應(yīng)用．回答下列問題：
（1）氮?dú)庑再|(zhì)穩(wěn)定，可用作保護(hù)氣．請用電子式表示氮?dú)獾男纬蛇^程：
．
（2）聯(lián)氨（N₂H₄）是一種還原劑．已知：H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol．試結(jié)合下表數(shù)據(jù)，寫出N₂H₄ （g）燃燒熱的熱化學(xué)方程式：N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-631.7kJ/mol．

化學(xué)鍵	N-H	N-N	N=N	N≡N	O=O	O-H
鍵能（kJ/mol）	390.8	193	418	946	497.3	462.8

（3）KCN可用于溶解難溶金屬鹵化物．將AgI溶于KCN溶液中，形成穩(wěn)定的Ag（CN）₂^-，該轉(zhuǎn)化的離子方程式為：AgI（s）+2CN^-（aq）?Ag（CN）₂^-（aq）+I^-（aq）．若已知Ksp（AgI）=1.5×10^-16，K_穩(wěn)[Ag（CN）₂^-]=1.0×10²¹，則上述轉(zhuǎn)化方程式的平衡常數(shù)K=1.5×10^-37．（提示：K_穩(wěn)越大，表示該化合物越穩(wěn)定）
（4）氨的催化氧化用于工業(yè)生產(chǎn)硝酸．該反應(yīng)可設(shè)計成新型電池，試寫出堿性環(huán)境下，該電池的負(fù)極電極反應(yīng)式：NH₃-5e^-+5OH^-=NO+4H₂O．
（5）將某濃度的NO₂氣體充入一恒容絕熱容器中，發(fā)生反應(yīng)2NO₂?N₂O₄其相關(guān)圖象如下．
①0～3s時v（NO₂）增大的原因是容器為絕熱體系，該反應(yīng)正向進(jìn)行放熱，體系溫度升高，v（NO₂）增大．
②5s時NO₂轉(zhuǎn)化率為75%．

Answer 1

分析 （1）兩個氮原子形成一個氮?dú)夥肿樱?br />（2）根據(jù)肼燃燒的方程式N₂H₄ （g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g），結(jié)合化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊鍵的斷裂、新鍵的形成來分析反應(yīng)吸收和放出的熱量，而△H=吸收的熱量-放出的熱量，然后根據(jù)H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol來分析；
（3）KCN可用于溶解難溶金屬鹵化物．將AgI溶于KCN溶液中，形成穩(wěn)定的Ag（CN）₂^-和I^-，據(jù)此寫出離子方程式；而此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（Ag（CN{）_{2}}^{-}）•c（{I}^{-}）}{c（C{N}^{-}）^{2}}$，然后根據(jù)Ksp（AgI）=1.5×10^-16，K_穩(wěn)[Ag（CN）₂^-]=1.0×10²¹來分析．
（4）氨的催化氧化用于工業(yè)生產(chǎn)硝酸．在此反應(yīng)中，氨氣被氧化為NO在負(fù)極放電，結(jié)合環(huán)境為堿性分析；
（5）①反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在絕熱恒容容器中，反應(yīng)進(jìn)行熱量升高，反應(yīng)速率增大；
②分析圖象5s二氧化氮變化濃度=2mol/L-0.5mol/L=1.5mol/L，結(jié)合轉(zhuǎn)化率概念計算=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%．

解答 解：（1）兩個氮原子形成一個氮?dú)夥肿�，故用電子式表示氮�(dú)獾男纬蛇^程為，故答案為：；
（2）肼的燃燒反應(yīng)為：N₂H₄ （g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）
            吸收能量：（4×390.8+193）KJ  497.3KJ  吸收熱量：946KJ     462.8×4KJ
故△H=（4×390.8+193）KJ/mol+497.3KJ/mol-946KJ/mol-462.8×4KJ/mol=-543.7KJ/mol，故可知熱化學(xué)方程式為：
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-543.7KJ/mol   ①
而H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol  ②
將①-②×2可知：N₂H₄ （g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-631.7kJ/mol 故答案為：N₂H₄ （g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-631.7kJ/mol；
（3）KCN可用于溶解難溶金屬鹵化物．將AgI溶于KCN溶液中，形成穩(wěn)定的Ag（CN）₂^-和I^-，據(jù)此寫出離子方程式為：AgI（s）+2CN^-（aq）?Ag（CN）₂^-（aq）+I^-（aq）；
而此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（Ag（CN{）_{2}}^{-}）•c（{I}^{-}）}{c（C{N}^{-}）^{2}}$，
而Ksp（AgI）=1.5×10^-16=c（Ag⁺）•c（I^-） ①
K_穩(wěn)[Ag（CN）₂^-]=1.0×10²¹=$\frac{c（A{g}^{+}）•{c}^{2}（C{N}^{-}）}{c（Ag（CN{）_{2}}^{-}）}$ ②
將$\frac{①}{②}$可得此反應(yīng)的平衡常數(shù)，故K=$\frac{c（Ag（CN{）_{2}}^{-}）•c（{I}^{-}）}{c（C{N}^{-}）^{2}}$=$\frac{Ksp（AgI）}{{K}_{穩(wěn)}[Ag（CN{）_{2}}^{-}]}$=$\frac{1.5×1{0}^{-16}}{1.0×1{0}^{21}}$=1.5×10^-37，故答案為：AgI（s）+2CN^-（aq）?Ag（CN）₂^-（aq）+I^-（aq）；1.5×10^-37；
（4）氨的催化氧化用于工業(yè)生產(chǎn)硝酸．在此反應(yīng)中，氨氣被氧化為NO在負(fù)極放電，結(jié)合環(huán)境為堿性可知電極反應(yīng)為：NH₃-5e^-+5OH^-=NO+4H₂O，故答案為：NH₃-5e^-+5OH^-=NO+4H₂O；
（5）①反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在絕熱恒容容器中，反應(yīng)進(jìn)行熱量升高，反應(yīng)速率增大，隨反應(yīng)進(jìn)行二氧化氮濃度減小，反應(yīng)為達(dá)到平衡，0-3s時v（NO₂）增大是由于體系溫度升高，故答案為：容器為絕熱體系，該反應(yīng)正向進(jìn)行放熱，體系溫度升高，v（NO₂）增大；
②分析圖象5s二氧化氮變化濃度=2mol/L-0.5mol/L=1.5mol/L，結(jié)合轉(zhuǎn)化率概念計算=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{1.5mol/L}{2mol/L}$×100%=75%，故答案為：75%．

點(diǎn)評 本題考查了圖象分析判斷，反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率概念計算分析，平衡常數(shù)的計算，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．