Question

【題目】I.氮和氮的化合物在國(guó)防建設(shè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中都有極其廣泛的用途。請(qǐng)回答下列與氮元素有關(guān)的問(wèn)題:

(1)亞硝酸氯(結(jié)構(gòu)式為Cl-N=O)是有機(jī)合成中的重要試劑。它可由Cl2和NO在通常條件下反應(yīng)制得，反應(yīng)方程式為2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)。已知幾種化學(xué)的鍵能數(shù)據(jù)如下表所示:

當(dāng)Cl2與NO反應(yīng)生成ClNO的過(guò)程中轉(zhuǎn)移了5mol電子，理論上放出的熱量為____kJ.

(2)在一個(gè)恒容密閉容器中究入2molNO(g)和1 mol Cl2(g)發(fā)生(1)中反應(yīng)，在溫度分別為T1、T2時(shí)測(cè)得NO的物質(zhì)的量(單位:mol)與時(shí)間的關(guān)系如下表所示

①T1________T2(填“>“”＜”或”＝”)。

②溫度為T2℃時(shí)，起始時(shí)容器內(nèi)的強(qiáng)為p0，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=______(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)近年來(lái)，地下水中的氮污染已成為一個(gè)世界性的環(huán)境問(wèn)題。在金屬Pt、Cu和銥(Ir)的催化作用下，密閉容器中的H2可高效轉(zhuǎn)化酸性溶液中的硝態(tài)氮(NO3-)，其工作原理如圖所示

①Ir表面發(fā)生反應(yīng)的方程式為_____________。

②若導(dǎo)電基體上的Pt顆粒增多，造成的后果是______________。

II:利用電化學(xué)原理，將NO2、O2和熔融KNO3制成燃料電池，模擬工業(yè)電解法來(lái)精煉銀，裝置如圖所示

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(4)①甲池工作時(shí)，NO2轉(zhuǎn)變成綠色硝化劑Y，Y是N2O5，可循環(huán)使用，則石墨Ⅱ附近發(fā)生的電極反應(yīng)式為________。

②若用10A的電流電解60min后，乙中陰極得到32.4gAg，則該電解池的電解效率為____％。(保留小數(shù)點(diǎn)后一位。通過(guò)一定電量時(shí)陰極上實(shí)際沉積的金屬質(zhì)量與通過(guò)相同電量時(shí)理論上應(yīng)沉積的金屬質(zhì)量之比叫電解效率。法拉第常數(shù)為96500C/mol)

Answer 1

【答案】277.5 < H2+N2ON2+H2O 若Pt顆粒增多，NO3-更多轉(zhuǎn)化為NH4+存在溶液中，不利于降低溶液中含氮量，產(chǎn)生有污染的氣體 O2+4e-+2N2O5=4NO3- 80.4

【解析】

(1)2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)，反應(yīng)的焓變△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，據(jù)此計(jì)算；

(2)①溫度越高，反應(yīng)速率越大，達(dá)到平衡狀態(tài)所需要的時(shí)間短；

②用三段式法計(jì)算出平衡時(shí)各種成分的物質(zhì)的量，根據(jù)壓強(qiáng)比等于氣體的物質(zhì)的量的比，用每種物質(zhì)的物質(zhì)的量占總物質(zhì)的量的百分比乘以總壓強(qiáng)得該組分的分壓，帶入平衡常數(shù)表達(dá)式，可得Kp；

(3)①由原理的示意圖可知，Ir的表面氫氣和N2O發(fā)生反應(yīng)生成N2和H2O；

②由原理的示意圖可知，若導(dǎo)電基體上的Pt顆粒增多，則NO3-會(huì)更多的轉(zhuǎn)化成銨根。

(4)①石墨I上發(fā)生氧化反應(yīng)，為原電池的負(fù)極，石墨II為原電池的正極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)；

②根據(jù)Ag的質(zhì)量計(jì)算電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量，結(jié)合法拉第常數(shù)為96500C/mol及電流強(qiáng)度與通電時(shí)間可計(jì)算出電解池的電解效率。

(1)2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)，1molCl2參與反應(yīng)發(fā)生焓變△H=243kJ/mol+2×630kJ/mol-2×(200kJ/mol+607kJ/mol)=-111kJ/mol，此時(shí)轉(zhuǎn)移2mol電子，則有5mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，熱量變化為111kJ/mol×mol=277.5kJ；

(2)①溫度越高，反應(yīng)速率越大，達(dá)到平衡狀態(tài)所需要的時(shí)間短，根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知在溫度為T2時(shí)先達(dá)到平衡，所以反應(yīng)溫度T1<T2；

②起始物質(zhì)的量為3mol，壓強(qiáng)為p0，反應(yīng)后各物質(zhì)變化為

2NO+Cl22ClNO

起始物質(zhì)的量 2 1 0

達(dá)平衡物質(zhì)的量 1 0.5 1

在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，氣體的物質(zhì)的量的比等于壓強(qiáng)之比，反應(yīng)后氣體的總物質(zhì)的量n(總)后=2.5mol，反應(yīng)前氣體的物質(zhì)的量n(前)總=3mol，所以反應(yīng)后壓強(qiáng)為P=P0=P0；p(NO)=p(ClNO)=×P0=P0；p(Cl2)=p(NO)=P0，則化學(xué)平衡常數(shù)Kp==；

(3)①在Ir表面上H2與N2O反應(yīng)產(chǎn)生N2和水，反應(yīng)方程式為H2+N2ON2+H2O；

②由原理的示意圖可知，若導(dǎo)電基體上的Pt顆粒增多，則NO3-會(huì)更多的轉(zhuǎn)化成銨根，不利于降低溶液中含氮量；

(4)①根據(jù)圖示可知在石墨I上NO2失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為N2O5，為原電池的負(fù)極，石墨II上O2獲得電子，與溶液中的N2O5結(jié)合形成NO3-，發(fā)生還原反應(yīng)，為原電池的正極，電極反應(yīng)式為：O2+4e-+2N2O5=4NO3-；

②n(Ag)==0.3mol，由于每反應(yīng)產(chǎn)生1molAg，轉(zhuǎn)移1mol電子，則轉(zhuǎn)移的電量為Q=0.3mol×96500C/mol=28950C，由于電流強(qiáng)度為10A，電解時(shí)間為60min，轉(zhuǎn)移的總電量Q總=10×60×60C=36000C，所以電解池的電解效率=×100%=80.4%。