Question

研究氮及其化合物具有重要意义。请回答下列问题：
（1）脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为：
2NH₃(g) +NO(g) +NO₂(g)2N₂(g) +3H₂O(g) △H＜0,反应的氧化剂是________________。
（2）巳知NO₂和N₂O₄可以相互转化:2NO₂(g)N₂O₄(g) △H＜0，现将一定量的混合气体通入一恒温密闭容器中反应,浓度随时间变化关系如图所示。则图中两条曲线X和Y，表示N₂O₄浓度变化的是____，b、c、d三点的化学反应速率大小关系是______；25min时，曲线发生图中变化，可采取的措施是_________。

（3）25^℃时,将NH₃溶于水得100 mL0.1 mol ? L^－1的氨水，测得pH＝11，则该条件下，NH₃ ? H₂O的电离平衡常数Kb＝_______。
（4）已知：N₂(g)＋O₂(g)＝2NO(g) △H＝＋180kJ/mol；
2NO(g)＋O₂(g)＝2NO₂(g) △H＝－112kJ/mol；
2C(s)＋O₂(g)＝2CO(g) △H＝－221kJ/mol；
C(s)＋O₂(g)＝CO₂ (g) △H＝－393.5kJ/mol。
则反应4CO(g)＋2NO₂(g)＝4CO₂ (g)＋ N₂(g) △H＝________。
（5）用电化学法可获得N₂O₅。如图装置中，阳极的电极反应式为：N₂O₄＋2HNO₃－2e^－＝2N₂O₅＋2H^＋，则该电解反应的化学方程式为________________。

Answer 1

（每空2分，共14分）（1）NO和NO₂  （2）Y；(c)＝(d)＞(b)；增大NO₂的浓度
（3）×10^－3mol/L（少单位扣1分） （4）－1200kJ/mol（少单位扣1分，少“－”扣1分）
（5）N₂O₄＋2HNO₃2N₂O₅＋H₂↑

试题分析：（1）根据反应的方程式可知，氨气中氮元素的化合价从－3价升高到0价，失去3个电子，因此氨气是还原剂。NO和NO₂中氮元素的化合价分别从＋2价和＋4价降低0价，得到2个和4个电子，因此氧化剂是NO和NO₂。
（2）由图可知10～25min平衡状态时，X表示的生成物的浓度变化量为（0.6－0.2）mol/L＝0.4mol/L，Y表示的反应物的浓度变化量为（0.6＝0.4）mol/L＝0.2mol/L。即X表示的生成物的浓度变化量是Y表示的反应物的浓度变化量的2倍，所以X表示NO₂浓度随时间的变化曲线，Y表示N₂O₄浓度随时间的变化曲线；由图可知，10～25min及30min之后X、Y的物质的量不发生变化，则相应时间段内的点处于化学平衡状态，因此c和d点的反应速率相等。25min后NO₂和N₂O₄的浓度增大，因此反应速率增大，即b、c、d三点的化学反应速率大小关系是(c)＝(d)＞(b)；根据图像可知，25min时NO₂的浓度瞬间增大，而N₂O₄的浓度逐渐增大，所以25min时，曲线发生图中变化，可采取的措施是增大NO₂的浓度。
（3）氨水溶液中测得pH＝11，因此溶液中c(OH^－)＝0.001mol/L，则根据电离方程式NH₃·H₂OOH^－＋NH₄^＋可知，溶液中c(NH₄^＋)＝0.001mol/L，则溶液中c(NH₃·H₂O)＝0.1mol/L－0.001mol/L，所以该温度下氨水的电离常数Kb＝＝＝×10^－3mol/L。
（4）已知反应①：N₂(g)＋O₂(g)＝2NO(g) △H＝＋180kJ/mol；②：2NO(g)＋O₂(g)＝2NO₂(g) △H＝－112kJ/mol；③：2C(s)＋O₂(g)＝2CO(g) △H＝－221kJ/mol；④：C(s)＋O₂(g)＝CO₂ (g) △H＝－393.5kJ/mol，依据盖斯定律可知，（④×2－③）×2－①－②即得到反应式4CO(g)＋2NO₂(g)＝4CO₂ (g)＋ N₂(g)，所以该反应的反应热△H＝（－393.5kJ/mol×2＋221kJ/mol）×2－180kJ/mol＋112kJ/mol＝－1200kJ/mol。
（5）电解池中阳极失去电子，发生氧化反应。阴极得到电子，发生还原反应。则阴极是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，阳极是N₂O₄失去电子生成N₂O₅，所以总的反应式是N₂O₄＋2HNO₃2N₂O₅＋H₂↑。