Question

【题目】碳、氮和氯元素及其化合物与人类的生产、生活密切相关。

I．碳的化合物的转换在生产、生活中具有重要的应用。特别是CO2的低碳转型对抵御气候变化具有重要意义。

在三个容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比n(H2)/n(CO2)充入H2和CO2，在一定条件下发生反应：

2CO2(g) + 6H2(g) C2H4(g) + 4H2O(g) △H，CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示（①、②、2.0分别代表三种氢碳比时的变化曲线)。

请回答下列问题：

（1）反应的△H_____0，氢碳比①________②，Q点v(正)_____v(逆)(填“大于”或“小于”)

（2）若起始时，CO2的浓度为0.5mol/L，氢气的浓度为1.0mol/L；则P点对应温度的平衡常数的值为_____________________。

II．氯的化合物合成、转化一直是科学研究的热点。

①一定条件下，氯气与氨气反应可以制备氯胺[NH2Cl(g)]，已知部分化学键的键能：

则上述反应的热化学方程式为_______________________________________________________。

化学键	N—H	Cl—Cl	N—Cl	H—Cl
键能/kJ·mol-1	391.3	243.0	191.2	431.8

②氯胺是一种长效缓释含氯消毒剂，有缓慢而持久的杀菌作用，可以杀死H7N9禽流感病毒，其消毒原理为与水缓慢反应生成强氧化性的物质，该反应的化学方程式为

_________________________________________________________。

III．用氨水除去SO2

(1)已知25℃时，NH3·H2O的Kb=1.8×10-5，H2SO3的Ka1=1.3×10-2，Ka2=6.2×10-8.若氨水的浓度为2.0mol/L，则溶液中的c(OH-)=_________mol/L.将SO2通入该氨水中，当c(OH-)降至1.0×10-7mol/L时，溶液中的c(SO32-)/c(HSO3-)=_____________.

(2)利用氨气与空气催化氧化法制取联氨N2H4.如图是由“联氨-空气”形成的绿色燃料电池,以石墨为电极的电池工作原理示意图,b电极为____________极(填“正”或“负”),写出该电池工作时a电极的电极反应式___________________________________________.

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】本题主要考查化学反应原理综合问题。

I．（1）CO2的平衡转化率随着温度升高而减小，表明升温平衡左移，反应的△H小于0，在相同温度下，CO2的平衡转化率①大于②，所以氢碳比①大于②，在一定温度下，Q点达到平衡过程中，CO2的转化率增大，所以v(正)大于v(逆)。

（2）平衡时，CO2的浓度为0.25mol/L，氢气的浓度为0.25mol/L，乙烯的浓度为0.125mol/L，水蒸气的浓度为0.5mol/L，则P点对应温度的平衡常数为=512L3/mol3。

II．①△H=反应物键能之和-生成物键能之和=(3×391.3+243.0-191.2-2×391.3-431.8)kJ/mol=+11.3kJ/mol，则上述反应的热化学方程式为NH3(g)+Cl2(g)=NH2Cl(g)+HCl(g) △H=+11.3kJ/mol。

②氯胺与水缓慢反应生成的强氧化性物质是次氯酸，该反应的化学方程式为NH2Cl+2H2ONH3·H2O+HClO。

III．(1)Kb==1.8×10-5，c(NH3·H2O)=2.0mol/L，则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电极被还原，所以b电极为正极，该电池工作时a电极的电极反应式：N2H4-4e-=N2+4H+.