Question

【題目】氮的化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及航天航空業(yè)中具有廣泛的用途。回答下列問題：

⑴NF3為無色、無味的氣體，可用于微電子工業(yè)，該物質(zhì)在潮濕的環(huán)境中易變質(zhì)生成HF、NO、HNO3。該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為______，NF3在空氣中泄漏時很容易被觀察到，原因是_______。

⑵汽車尾氣中催化劑可將NO、CO轉(zhuǎn)化成無害氣體。

化學(xué)鍵	C≡O(shè)	NO中氮氧鍵	N≡N	CO2中C＝O鍵
鍵能/kJ·mol1	1076	630	945	803

2NO（g）＋2CO（g）N2（g）＋2CO2（g） ΔH

①ΔH＝______________________________kJ·mol1。

②該反應(yīng)的平衡常數(shù)與外界因素X（代表溫度、壓強(qiáng)、或催化劑接觸面）關(guān)系如下圖所示。

X是______，能正確表達(dá)平衡常數(shù)K隨X變化的曲線是_______（填：a或b）。

⑶在一定溫度和催化劑作用下，8NH3（g）＋8NO（g）＋2NO2（g）9N2（g）＋12H2O（g）在2L密閉容器中通入4molNH3、4molNO、nmolNO2，經(jīng)10分鐘時達(dá)到平衡時，c（NH3）=0.5mol·L1，c（NO2）＝0.25mol·L1。

①n＝_____；

②υ（NO）＝______；

③NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為_________。

⑷用電解法將某工業(yè)廢水中CN-轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>N2，裝置如下圖所示。電解過程中，陰極區(qū)電解質(zhì)溶液的pH將____________（填：增大、減小或不變）。陽極的電極反應(yīng)式為______________。

Answer 1

【答案】2:1 NO與O2反應(yīng)生成紅棕色NO2 -745 溫度 b 1.25 0.15mol·L1·min1 75% 增大 2CN--10e-+12OH-＝2CO32-+N2↑+6H2O

【解析】

(1)NF3在潮濕的環(huán)境中易變質(zhì)生成HF、NO、HNO3，該反應(yīng)的方程式為3NF3+5H2O＝2NO+HNO3+9HF，其中NO是還原產(chǎn)物，硝酸是氧化產(chǎn)物，則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2:1。由于生成的NO與O2反應(yīng)生成紅棕色的NO2，所以NF3在空氣中泄漏時很容易被觀察到，故答案為：2:1；NO與O2反應(yīng)生成紅棕色的NO2；

(2)①結(jié)合圖表中的數(shù)據(jù)，根據(jù)ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能可得，ΔH=(630×2+1076×2-945-803×4)kJ·mol-1=-745 kJ·mol-1，故答案為：-745；

②平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，則X代表溫度，由(1)可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，故曲線b符合平衡常數(shù)隨溫度的變化，故答案為：溫度；b；

(3)由題干信息，設(shè)NH3轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量濃度為8xmol/L，列三段式有：

①已知經(jīng)10分鐘時達(dá)到平衡時，c(NH3)=0.5mol·L1，c(NO2)＝0.25mol·L1，則2-8x=0.5，解得8x=1.5，則0.5n-2x=0.5n-0.375=0.25，解得n=1.25，故答案為：1.25；

②，故答案為：0.15mol·L1·min1；

③NH3的平衡轉(zhuǎn)化率，故答案為：75%；

(4)用電解法將工業(yè)廢水中的CN-轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>N2，氮元素化合價從-3價升高到0價，碳元素化合價從+2價升高到+4價，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以裝置左側(cè)為陽極，右側(cè)為陰極，根據(jù)電解原理可知，H＋在陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2H2O+2e-===H2↑+2OH-，陰極有OH-生成，所以pH增大，在陽極，CN-將轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>N2和CO32-，氮元素化合價從-3價升高到0價，碳元素化合價從+2價升高到+4價，電極反應(yīng)式為：2CN--10e-+12OH-===2CO32-+N2↑+6H2O，故答案為：增大；2CN--10e-+12OH-===2CO32-+N2↑+6H2O。