Question

【題目】元素周期表中常見非金屬元素形成的化合物與新能源和新環(huán)境問題密切相關(guān)。

（1）我國(guó)于2016年10月17日由長(zhǎng)征號(hào)FY11運(yùn)載火箭發(fā)射神舟十號(hào)飛船，其推力能量主要是壓縮成液體燃料(CH3)2N-NH2和氧化劑N2O4，該燃料組燃燒后產(chǎn)生巨大能量，釋放產(chǎn)物為無毒無害的氣體。298K時(shí)，10g燃料完全燃燒釋放的能量為425kJ，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

_____________。

（2）二氧化硫、氮氧化物以及可吸入顆粒物（PM2.5 等）這三項(xiàng)是霧霾主要組成。其中炭還原法處理氮氧化物是一種方法。T℃時(shí)反應(yīng)C(s）+2NO(g）N2(g) + CO2(g)，反應(yīng)始終從反應(yīng)物投料開始，測(cè)定各時(shí)間點(diǎn)的物質(zhì)濃度圖像如下：

① 第一次平衡前，CO2的平均反應(yīng)速率v (CO2）=____________；

② 若反應(yīng)在T℃進(jìn)行，只改變起始反應(yīng)物投料，某時(shí)刻測(cè)得C(NO)=4 mol/L， C(N2) =4mol/L，則此時(shí)V(正)_____V(逆)（填“>”、“<”或“=”) ；

③ 根據(jù)圖像判斷，40min時(shí)改變的條件可能是__________；

A．恒壓條件下通入NO； B．升高溫度； C.(恒容條件)通入NO； D．壓縮體積；

E．恒壓時(shí)加入活性炭； F．使用新型催化劑。

（3）新能源應(yīng)用探索中，可以用下圖裝置于凈化處理廁所排放廢水中的尿素（H2NCONH2)，同時(shí)產(chǎn)生電能。請(qǐng)寫出負(fù)極電極反應(yīng)式：_____________；

（4）工業(yè)上使用氨堿吸收SO2，然后使之轉(zhuǎn)化成NH4HSO4，可作分析試劑使用，現(xiàn)用0.1mol/LKOH來滴定100mL0.1mol/L NH4HSO4，反應(yīng)過程的滴定曲線如下圖：

已知：常溫時(shí)NH3·H2O的電離常數(shù)K=1.8×10-5，忽略溶液混合后體積變化，請(qǐng)根據(jù)圖中給出的5個(gè)點(diǎn)的字母回答相關(guān)問題。

①滴定過程中以上5個(gè)點(diǎn)中，_________點(diǎn)水電離程度最小；

②滴定過程中Z點(diǎn)溶液中各離子濃度由大到小的排列順序是_________；

③滴定過程中M點(diǎn)的pH大約是（填整數(shù)）___________。

Answer 1

【答案】 C2H8N2(l)＋2N2O4(l)＝2CO2(g)＋3N2 (g)＋4H2O(l) ΔH=－2550 kJ/mol 0.05mol·L-1·min-1 > D H2NCONH2+H2O﹣6e﹣═CO2+N2+6H+ X C(K+)>C(SO42- )>C(NH4+)>C(H+)=C(OH-) 9

【解析】（1）10g燃料是10g÷60g/mol＝1/6mol，完全燃燒釋放的能量為425kJ，則1mol完全燃燒放熱是425kJ×6＝2550kJ，因此該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為C2H8N2(l)＋2N2O4(l)＝2CO2(g)＋3N2 (g)＋4H2O(l) ΔH=－2550 kJ/mol。（2）①根據(jù)圖像可知第一次平衡時(shí)消耗NO是3mol/L，根據(jù)方程式可知生成CO2是1.5mol/L，所以第一次平衡前，CO2的平均反應(yīng)速率v (CO2）=1.5mol/L÷30min＝0.05mol·L-1·min-1；②平衡時(shí)NO、氮?dú)夂投�氧化碳的濃度分別是1mol/L、1.5mol/L、1.5mol/L，所以平衡常數(shù)K＝；若反應(yīng)在T℃進(jìn)行，只改變起始反應(yīng)物投料，某時(shí)刻測(cè)得c(NO)=4mol/L，c(N2)=4mol/L，根據(jù)方程式可知二氧化碳是4mol/L，則濃度熵＝＜2.25，所以此時(shí)V(正)＞V(逆)；③根據(jù)圖像判斷，40min時(shí)NO濃度瞬間變大，但平衡不移動(dòng)，由于反應(yīng)前后體積不變，所以改變的條件可能是壓縮體積，答案選D。（3）負(fù)極是尿素失去電子，則電極反應(yīng)式為H2NCONH2+H2O﹣6e﹣＝CO2+N2+6H+；（4）①X、Y、Z、M、N五個(gè)點(diǎn)中X點(diǎn)是100mL0.1mol/L NH4HSO4溶液的pH，銨根離子水解顯酸性，電離出的氫離子對(duì)水解起到抑制作用，N點(diǎn)是恰好反應(yīng)時(shí)，所以X點(diǎn)水電離程度最小；②Z點(diǎn)溶液呈中性，即溶液含有（NH4）2SO4、K2SO4、NH3H2O三種成分，Y點(diǎn)時(shí)c（K+）=c（SO42-），Z點(diǎn)時(shí)c（K+）＞c（SO42-），根據(jù)N元素與S元素的關(guān)系，可以得出c(SO42-)＞c(NH4+)，故c(K+)＞c(SO42-)＞c(NH4+)＞c(H+)=c(OH-)；③滴定過程中M點(diǎn)加入氫氧化鉀是150mL，溶液中一水合氨和銨根的濃度相等，所以根據(jù)常溫時(shí)NH3·H2O的電離常數(shù)K=1.8×10-5，溶液中氫氧根濃度是1.8×10-5mol/L，所以氫離子濃度約是10－9mol/L，則pH＝9。