Question

【題目】碳和氮的化合物在生產生活中廣泛存在。回答下列問題:

(1)三氯化氮(NCl3)是一種黃色、油狀、具有刺激性氣味的揮發性有毒液體，其原子均滿足8e-結構。寫出其電子式_____________________。氯堿工業生產時，由于食鹽水中通常含有少量NH4Cl，而在陰極區與生成的氯氣反應產生少量三氯化氮，該反應的化學力程式為______________。

(2)一定條件下，不同物質的量的CO2與不同體積的1.0mol/LNaOH溶液充分反應放出的熱量如下表所示:

反應序號	CO2的物質的量/mol	NaOH溶液的體積/L	放出的熱量/kJ
1	0.5	0.75	a
2	1.0	2.00	b

該條件下CO2與NaOH溶液反應生成NaHCO3的熱化學反應方程式為:____________。

(3)利用CO可以將NO轉化為無害的N2，其反應為：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，向容積均為IL的甲、乙、丙三個恒溫(反應溫度分別為300℃、T℃、300℃)容器中分別加入相同量NO和CO，測得各容器中n(CO)隨反應時間t的變化情況如下表所示:

t/min	0	40	80	120	160
n(CO)(甲容器)/mol	2.00	1.50	1.10	0.80	0.80
n(CO)(乙容器)/mol	2.00	1.45	1.00	1.00	1.00
n(CO)(丙容器)/mol	1.00	0.80	0.65	0.53	0.45

①甲容器中，0～40min內用NO的濃度變化表示的平均反應速率v(NO)=_______。

②該反應的△H______0(填“>”或“<”)。

③丙容器達到平衡時，CO的轉化率為____________________________。

(4)常溫下，在(NH4)2C2O4溶液中，反應NH4++C2O42-+H2ONH3·2H2O+HC2O4-的平衡常數K=___。(已知常溫下，NH3·H2O的電離平衡常數Kb≈2×10-5，H2C2O4的電離平衡常數Ka1≈5×10-2，Ka2≈5×10-5)

(5)如圖是在酸性電解質溶液中，以情性材料作電極，將CO2轉化為丙烯的原理模型。

①太陽能電池的負極是_________。(填“a”或“b”)

②生成丙烯的電極反應式是____________________________。

Answer 1

【答案】 NH4Cl+3Cl2=NCl3+4HCl NaOH(aq)+CO2(g)=NaHCO3(aq) △H=-(4a-b)kJ/mol 0.0125mol/(L·min) < 60% 1×10-5 a 3CO2+18H++18e-=C3H6+6H2O

【解析】本題綜合考查化學反應原理，涉及的考點有電子式的書寫、電極反應式的書寫、化學防御速率、化學平衡常數等。(1)三氯化氮原子均滿足8e-結構，故電子式為；氯化銨與氯氣生成三氯化氮，其方程式為：NH4Cl+3Cl2=NCl3+4HCl；(2) 根據序號1的熱化學方程式為：2CO2(g)+3NaOH(aq) =NaHCO3(aq)+ Na2CO3(aq)+H2O(l) △H= -4akJ/mol、序號2的熱化學方程式為CO2(g)+2NaOH(aq) = Na2CO3(aq)+H2O(l) △H= -bkJ/mol，根據蓋斯定律可得：NaOH(aq)+CO2(g)=NaHCO3(aq) △H=-(4a-b)kJ/mol；(3)①甲容器中，0～40min內用NO的濃度變化表示的平均反應速率v(NO) = v(CO)=(2.00mol-1.5mol)÷1L÷40min= 0.0125mol/(L·min)；②根據甲乙容器可知，乙容器80min達到平衡，甲容器在120min達到平衡，故乙容器的溫度高于甲容器，溫度高CO的平衡濃度大，平衡逆向移動，所以該反應屬于放熱反應，△H<0；③甲與丙的溫度一樣，故平衡常數不變。甲容器在300℃下的平衡常數為：

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

起始(mol/L) 2 2 0 0

變化(mol/L) 1.2 1.2 1.2 1.2

平衡(mol/L) 0.8 0.8 1.2 1.2 K=4.21875

丙容器在300℃下的平衡常數為：

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

起始(mol/L) 1 1 0 0

變化(mol/L) 2x 2x x 2x

平衡(mol/L) 1-2x 1-2x x 2x K==4.21875，

解得x=0.3mol/L，故丙容器達到平衡時，CO的轉化率為60%；

(4) NH4++C2O42-+H2ONH3·2H2O+HC2O4-的平衡常數K==

=1×10-5；

(5) ①由圖片可知，與a相連的電極：CO2→丙烯，發生還原反應，作陰極，故a為太陽能電池的負極；②生成丙烯的電極反應式為：3CO2+18H++18e-=C3H6+6H2O。