Question

【題目】氮及其化合物如NH3及銨鹽、N2H4、N2O4等在中學(xué)化學(xué)、化工工業(yè)、國(guó)防等領(lǐng)域占有重要地位。

（1）已知反應(yīng)NO2(g)+CO(g) = NO(g) +CO2(g)的能量變化如圖所示，下列說法正確的是________。

A．圖中A→B的過程為放熱過程

B．1molNO2和1molCO的鍵能總和大于1molNO和1molCO2的鍵能總和

C．該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)

D．1molNO2(g)和1molCO(g)的總能量低于1molNO(g)和1molCO2(g)的總能量

（2）N2O4與NO2之間存在反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)。將一定量的N2O4放入恒容密閉容器中，測(cè)得其平衡轉(zhuǎn)化率[a(N2O4)]隨溫度的變化如圖所示。

①由圖推測(cè)該反應(yīng)的△H___0（填“>”或“<”），理由為________________。

②圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下，已知N2O4的起始?jí)簭?qiáng)為108 kPa，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=_________kPa（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

③在一定條件下，該反應(yīng)N2O4、NO2的消耗速率與自身壓強(qiáng)間存在關(guān)系v( N2O4)=k1p(N2O4)，v(NO2)=k2p2(NO2)，其中k1、k2是與反應(yīng)溫度有關(guān)的常數(shù)。相應(yīng)的速率壓強(qiáng)關(guān)系如圖所示，一定溫度下，k1、k2與平衡常數(shù)Kp的關(guān)系是k1=___________，在下左圖上標(biāo)出的點(diǎn)中，能表示反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的點(diǎn)為__________（填字母代號(hào)）。

（3）以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]水溶液為原料，通過電解法可以制備四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]，裝置如圖所示。

①收集到(CH3)4NOH的區(qū)域是______(填a、b、c或d)。

②寫出電解池總反應(yīng)(化學(xué)方程式)___________________________。

Answer 1

【答案】C > 溫度升高，α（N2O4）增加，說明平衡右移。該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H>0 115.2 k2×Kp/2 B點(diǎn)D點(diǎn) d 2(CH3)4NCl+2H2O2(CH3)4NOH+H2↑+Cl2↑

【解析】

（1）A、A→B能量升高，屬于吸熱過程，故A錯(cuò)誤；

B、反應(yīng)物的能量高于生成物的能量，此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則1molNO2和1molCO的鍵能總和小于1molNO和1molCO2的鍵能總和，故B錯(cuò)誤；

C、反應(yīng)中C和N的化合價(jià)發(fā)生變化，則反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，故C正確；

D、根據(jù)圖像，反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，則1molNO2和1molCO的總能量高于1molNO和1molCO2的總能量，故D錯(cuò)誤；

（2）①隨著溫度的升高，N2O4轉(zhuǎn)化率增大，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，根據(jù)勒夏特列原理，正反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，即△H>0；

②令起始時(shí)N2O4物質(zhì)的量為1mol，N2O4(g)2NO2(g)

起始： 1 0

變化： 0.4 0.8

平衡： 0.6 0.8 其他條件相同，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，達(dá)到平衡時(shí)的壓強(qiáng)為108×1.4/1kPa=151.2kPa，NO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.8/(0.6＋0.8)=4/7，N2O4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為3/7，根據(jù)平衡常數(shù)的定義，Kp==115.2kPa；

③化學(xué)平衡常數(shù)Kp=[p(NO2)]2/p(N2O4)，利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比， v(N2O4)/v(NO2)=1/2，將公式代入，得出=1/2，得出k1=k2×Kp/2；滿足平衡條件，v(NO2)=2v(N2O4)，即為平衡點(diǎn)，BD點(diǎn)的壓強(qiáng)之比等于其反應(yīng)速率之比的1：2，所以BD點(diǎn)為平衡點(diǎn)；

（4）①以石墨為電極電解四甲基氯化銨制備四甲基氫氧化銨，需要OH－的參加，電解過程中陰極得到電子生成H2，得到OH－，收集到四甲基氫氧化銨的區(qū)域是陰極區(qū)，即d口；

②根據(jù)電解原理，電解過程中生成物為四甲基氫氧化銨、H2和Cl2，電解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2(CH3)4NCl+2H2O2(CH3)4NOH+H2↑+Cl2↑。