Question

9．A、B、C、D是短周期元素组成的非金属单质，其中B、C、D在常温常压下是气体．其转化关系如图1（有关反应的条件及生成的H₂O已略去）．E是形成酸雨的污染物之一，F是常见的四原子10电子分子，化合物L具有漂白性，可由Cl₂与NaOH溶液反应而制得．化合物J是由两种元素组成的18电子分子，分子中原子个数比为1：2，其相对分子质量为32，常温下为液体．

请按要求填空：
（1）写出L的电子式；J的结构式．
（2）写出F与L反应的离子方程式ClO^-+2NH₃═N₂H₄+Cl^-+H₂O．
（3）取一定量J在B中完全燃烧生成14g C，恢复至101kPa、25℃，放出QkJ热量．则J和B反应的热化学方程式为：N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624 kJ/mol．
（4）写出将E通入L的碱性溶液中的离子方程式ClO^-+SO₂+2OH^-═Cl^-+SO₄^2-+H₂O．
（5）J-空气燃料电池是一种环境友好的碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30% KOH溶液．该燃料电池的负极反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-═4H₂O+N₂↑．
（6）对于反应2E+B?2G
①某温度下，E的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如图2所示．平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）=K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．
②有两只密闭容器甲和乙，甲容器有一个可移动的活塞，能使容器内保持恒压，乙容器能保持恒容．起始时分别向两容器内充入2molG气体，在相同的温度和压强下发生反应并达到平衡．下列叙述正确的是C
A．平均反应速率：甲＞乙           B．平衡时B的物质的量：甲＜乙
C．平衡时G的转化率：甲＞乙       D．平衡时G的体积分数：甲＞乙．

Answer 1

分析 A、B、C、D都是短周期非金属单质，其中B、C、D在常温常压下是气体，化合物E是形成酸雨的污染物之一，则E为SO₂；由反应①可推知A为S，B为O₂；化合物L具有漂白性，可由Cl₂与NaOH溶液反应而制得，则L为NaClO；F是常见的四原子10电子分子，F应为NH₃；氨气与NaClO反应生成J，J由两种元素组成的18电子分子，分子中原子个数比为1：2，其相对分子质量为32，常温下为液体，则J为N₂H₄；J与氧气反应生成C，则C为氮气，由反应②可知D为H₂，据此解答．

解答 解：A、B、C、D都是短周期非金属单质，其中B、C、D在常温常压下是气体，化合物E是形成酸雨的污染物之一，则E为SO₂；由反应①可推知A为S，B为O₂；化合物L具有漂白性，可由Cl₂与NaOH溶液反应而制得，则L为NaClO；F是常见的四原子10电子分子，F应为NH₃；氨气与NaClO反应生成J，J由两种元素组成的18电子分子，分子中原子个数比为1：2，其相对分子质量为32，常温下为液体，则J为N₂H₄；J与氧气反应生成C，则C为氮气，由反应②可知D为H₂．
（1）由上述分析可知，L为NaClO，其电子式为，J为N₂H₄，结构式为，故答案为：；；
（2）F与L反应是氨气与NaClO反应生成为N₂H₄、NaCl与H₂O，反应离子方程式为：ClO^-+2NH₃═N₂H₄+Cl^-+H₂O，
故答案为：ClO^-+2NH₃═N₂H₄+Cl^-+H₂O；
（3）N₂H₄在O₂中完全燃烧生成14gN₂，完全燃烧恢复至101kPa、25℃，放出312kJ热量，同时应生成水，14g N₂的物质的量=$\frac{14g}{28g/mol}$=0.5mol，则1mol N₂H₄完全燃烧方程式的热量为624kJ，故该反应的热化学方程式为：N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624 kJ/mol，
故答案为：N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624 kJ/mol；
（4）将SO₂通入NaClO的碱性溶液，ClO^-将SO₂氧化为SO₄^2-，自身被还原为Cl^-，反应的离子方程式为ClO^-+SO₂+2OH^-═Cl^-+SO₄^2-+H₂O，
故答案为：ClO^-+SO₂+2OH^-═Cl^-+SO₄^2-+H₂O；
（5）N₂H₄-空气燃料电池是一种环境友好的碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30% KOH溶液，总反应为生成氮气与水，故负极为N₂H₄失去电子，碱性条件下生成氮气与水，该燃料电池的负极反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-═4H₂O+N₂↑，
故答案为：N₂H₄+4OH^--4e^-═4H₂O+N₂↑；
（6）①平衡常数只与温度有关系，A、B两点温度不变，所以A、B两点的平衡常数相等，故答案为：=；
②发生反应：2SO₂+O₂?2SO₃，有两只密闭容器甲和乙，甲容器有一个可移动的活塞，能使容器内保持恒压，乙容器能保持恒容．起始时分别向两容器内充入2molSO₃气体，在相同的温度和压强下发生反应并达到平衡，逆反应为气体物质的量增大的反应，乙中压强增大，故乙的压强较甲中压强大，
A．压强越高反应速率越快，故平均反应速率：乙＞甲，故A错误；
B．乙到达的平衡等效为在甲的平衡的基础增大压强，相对甲而言，增大压强平衡向正反应方向移动，故平衡时O₂的物质的量：甲＞乙，故B错误；
C．由B中分析可知，平衡时乙中参加反应的三氧化硫相对较少，故平衡时SO₃的转化率：甲＞乙，故C正确；
D．由B中分析可知，平衡时SO₃的体积分数：甲＜乙，故D错误，
故选：C．

点评 本题与无机物推断、电子式、热化学方程式、原电池、平衡常数、等效平衡等，题目综合性较大，推断物质是解题的关键，难度中等．