Question

【題目】含氮化合物在工農業生產中都有重要應用。

(1)氮和肼(N2H4)是兩種最常見的氮氫化物。

已知：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝－541．8 kJ·mol－1，化學平衡常數為K1。N2H4(g)＋O2(g)N2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－534 kJ·mol－1，化學平衡常數為K2。則用NH3和O2制取N2H4的熱化學方程式為__________________，該反應的化學平衡常數K＝________(用K1、K2表示)。

(2)對于2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)，在一定溫度下，于1 L的恒容密閉容器中充入0．1 mol NO和0．3 mol CO，反應開始進行。

①下列能說明該反應已經達到平衡狀態的是______(填字母代號)。

A．c(CO)＝c(CO2)

B．容器中混合氣體的密度不變

C．v(N2)正＝2v(NO)逆

D．容器中混合氣體的平均摩爾質量不變

②圖1為容器內的壓強(p)與起始壓強(p0)的比值隨時間(t)的變化曲線。0～5min內，該反應的平均反應速率v(N2)＝________，平衡時NO的轉化率為________。

(3)使用間接電化學法可處理燃燒煙氣中的NO，裝置如圖所示。已知電解池的陰極室中溶液的pH在4～7之間，寫出陰極的電極反應式：____________________。用離子方程式表示吸收池中除去NO的原理____________________________________________。

【答案】 4NH3(g)＋O2(g)2N2H4(g)＋2H2O(g)ΔH＝＋526.2 kJ·mol－1 K1/K22 D 0．006 mol·L－1·min－1 80% 2HSO3-＋2e－＋2H＋===S2O42-＋2H2O 2NO＋2S2O42-＋2H2O===N2＋4HSO3-

【解析】(1)①4NH3(g)＋3O2(g) 2N2(g)＋6H2O(g) ΔH1=－541.8kJ/mol，化學平衡常數為K1。②N2H4(g)＋O2(g) N2(g)＋2H2O(g) ΔH2=－534kJ/mol，化學平衡常數為K2。根據蓋斯定律，將①-②×2得：4NH3(g)＋O2(g) = 2N2H4(g)＋2H2O(g) ΔH=(－541.8kJ/mol)-(－534kJ/mol)×2=＋526.2kJ/mol，該反應的化學平衡常數K=，故答案為：4NH3(g)＋O2(g) = 2N2H4(g)＋2H2O(g) ΔH=＋526.2kJ/mol； ；

(2)對于2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)，在一定溫度下，于1L的恒容密閉容器中充入0.1molNO和0.3molCO，反應開始進行。

①A．c(CO)=c(CO2)，不表示濃度變化，不能判斷是否為平衡狀態，故A錯誤；B．反應中氣體的質量不變，體積不變，容器中混合氣體的密度始終不變，不能判斷是否為平衡狀態，故B錯誤；C．v(N2)正=2v(NO)逆表示，應該是2v(N2)正=v(NO)逆，才表示正逆反應速率相等，故C錯誤；D．該反應屬于氣體的物質的量發生變化的反應，容器中混合氣體的平均摩爾質量不變時表示氣體的物質的量不變， 說明是平衡狀態，故D正確；故選D；

②根據容器內的壓強(P)與起始壓強(P0)的比值(P/P0)隨時間(t)的變化曲線，0～5min內，=0.925，根據阿伏伽德羅定律及其推論， =0.925，平衡時 =0.90，

2NO(g)＋ 2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)

起始(mol) 0.1 0.3 0 0

反應 2x 2x x 2x

5min及平衡 0.1-2x 0.3-2x x 2x

5min時，=0.925，解得x=0.03mol，v(N2)= = 0.006mol·L－1·min－1；平衡時，=0.90，解得x=0.04mol，NO的轉化率=×100%=80%，故答案為：0.006 mol·L－1·min－1；80%；

(3)陰極發生還原反應，是亞硫酸氫根離子，得電子，生成硫代硫酸根離子，電極反應式為：2HSO3-+2e-+2H+═S2O42-+2H2O；硫代硫酸根離子與一氧化氮發生氧化還原反應，生成氮氣，離子反應方程式為：2NO+2S2O42-+2H2O═N2+4HSO3-；故答案為：2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O；2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-。

【題型】填空題
【結束】
10

【題目】鋰離子電池是目前具有最高比能量的二次電池。LiFePO4可極大地改善電池體系的安全性能，且具有資源豐富、循環壽命長、環境友好等特點，是鋰離子電池正極材料的理想選擇。生產LiFePO4的一種工藝流程如圖：

已知：Ksp(FePO4·xH2O)＝1.0×10－15，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。

(1)在合成磷酸鐵時，步驟Ⅰ中pH的控制是關鍵。如果pH<1.9，Fe3＋沉淀不完全，影響產量；如果pH＞3.0，則可能存在的問題是________________。

(2)步驟Ⅱ中，洗滌是為了除去FePO4·xH2O表面附著的________等離子。

(3)取3組FePO4·xH2O樣品，經過高溫充分煅燒測其結晶水含量，實驗數據如下表：

實驗序號	1	2	3
固體失重質量分數	19.9%	20.1%	20.0%

固體失重質量分數＝×100%，則x＝_______(精確至0.1)。

(4)步驟Ⅲ中研磨的作用是__________________________________。

(5)在步驟Ⅳ中生成了LiFePO4、CO2和H2O，則氧化劑與還原劑的物質的量之比為________。

(6)H3PO4是三元酸，如圖是常溫下溶液中含磷微粒的物質的量分數(δ)隨pH變化示意圖。則PO第一步水解的水解常數K1的表達式為______，K1的數值最接近______(填字母)。

A．10－12.4　　B．10－1.6 C．10－7.2 D．10－4.2

Answer 1

【答案】 生成Fe(OH)3雜質，影響磷酸鐵的純度 NO、NH、H＋(只要寫出NO、NH即可) 2.1 使反應物混合均勻，增大反應速率，提高反應產率(答案合理即可) 24∶1 B

【解析】磷酸和硝酸鐵溶液中加入氨水調節溶液pH值2-3目的是生成磷酸鐵，過濾、洗滌、干燥得到FePO4·xH2O，加入葡萄糖和磷酸鋰研磨、干燥在有氬氣的裝置中高溫煅燒得到LiFePO4，（1）步驟I中pH的控制是關鍵．如果pH＜1.9，Fe3＋沉淀不完全，影響產量；如果pH＞3.0，則可能存在的問題是：生成Fe(OH)3雜質，影響磷酸鐵的純度；（2）步驟II中，洗滌是為了除去FePO4·xH2O表面附著的NO3－、NH4＋、H＋；（3）圖表中固體失重質量分數的平均值=（19.9%+20.1%+20.0%）/3=20.0%， ,x=2.1，；（4）步驟III中研磨的作用使反應物混合均勻，增大反應速率，提高反應產率(答案合理即可) ；（5）在步驟IV中生成了LiFePO4、CO2和H2O，反應的化學方程式為：24FePO4+C6H12O6+12Li2CO3=24LiFePO4+18CO2+6H2O，則氧化劑與還原劑的物質的量之比為24：1；（6）H3PO4是三元酸，則PO42－第一步水解的離子方程式為：PO43－+H2O HPO42－+OH－，水解常數K1的表達式=c(OH－)c(HPO42－)/c(PO43－)，圖象中可知c（PO43－）=c（HPO42－）時，pH=12.4，則c（OH－）=10-14/10-12.4=10-1.6mol·L－1，故選B。