Question

2．氮及其化合物在生活和生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛．
（1）合成氨用的H₂可以CH₄為原料制得．有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖1所示．則CH₄（g） 與H₂O（g）反應(yīng)生成CO（g）和H₂（g）的熱化學(xué)方程式CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）△H=+161.1kJ．mol^-1．

（2）氨氣制取尿素[CO（NH₂）₂]的合成塔中發(fā)生反應(yīng)：2NH₃（g）+C〇₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）． 如圖2為合成塔中不同氨碳比a[$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$]和水碳比b[$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（C{O}_{2}）}$]時(shí)二氧化碳轉(zhuǎn)化率（x%）請(qǐng)畫出在相同條件下，a=3.5〜4.5范圍內(nèi)，b[$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（C{O}_{2}）}$]=1.5時(shí)的二氧化碳轉(zhuǎn)化率（x）的曲線圖．
（3）疊氮酸鈉（NaN₃）常用于汽車安全氣囊中，工業(yè)生產(chǎn)NaN₃主要是在I75℃時(shí)把NaNO₃粉末加到熔化的NaNH₂中，此外還生成兩種常見的堿性物質(zhì)，請(qǐng)寫出上述過程的化學(xué)方程式NaNO₃+3NaNH₂=NaN₃+3NaOH+NH₃．
（4）疊氮酸（HN₃）是一種一元弱酸，在水溶液中存在：HN₃?H⁺+N₃^-常溫下將amolNaN₃加入到bLcmol/L的HN₃溶液中，所得溶液呈中性，計(jì)算該溫度下HN₃的電離平衡常數(shù)Ka=$\frac{a×1{0}^{-7}}{bc}$（用含字母的代數(shù)式表示，忽略溶液體積變化）．
（5）羥胺NH₂OH可以看作是NH₃分子內(nèi)的一個(gè)氫原子被羥基取代的衍生物．以硝酸、硫酸水溶液作電解質(zhì)進(jìn)行電解，在汞電極上NO₃^-可轉(zhuǎn)化為NH₂OH，以鉑為另一極，則該電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式2HNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NH₂OH+3O₂↑．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)圖象分析反應(yīng)過程都是能量降低的過程，說明反應(yīng)是放熱反應(yīng)；寫出對(duì)應(yīng)熱化學(xué)方程式，依據(jù)蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)氨碳比a[$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$]越大，二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，水碳比b[$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（C{O}_{2}）}$]越小，二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大分析；
（3）據(jù)原子守恒分析，把NaNO₃粉末加到熔化的NaNH₂中，生成的兩種常見的堿性物質(zhì)應(yīng)為NaOH和NH₃；
（4）疊氮酸（HN₃）是一種一元弱酸，HN₃的電離平衡常數(shù)Ka=$\frac{[{H}^{+}]•[{{N}_{3}}^{-}]}{[H{N}_{3}]}$，據(jù)此分析；
（5）汞電極上NO₃^-可轉(zhuǎn)化為NH₂OH，該電極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，為陰極，則Pt是陽極，水得電子生成氧氣和氫離子，在得失電子相同的條件下將兩極電極反應(yīng)式相加即得電池反應(yīng)式．

解答 解：（1）圖象分析反應(yīng)過程都是能量降低的過程，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：
①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-282KJ/mol
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol
③CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol
由蓋斯定律③-②×3-①得到：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）△H=+161.1 kJ．mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）△H=+161.1 kJ．mol^-1；
（2）氨碳比a[$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$]越大，水碳比b[$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（C{O}_{2}）}$]越小，二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，所以a=3.5〜4.5范圍內(nèi)，b[$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（C{O}_{2}）}$]=1.5時(shí)的二氧化碳轉(zhuǎn)化率（x）的曲線圖為，故答案為：；
（3）把NaNO₃粉末加到熔化的NaNH₂中，除生成疊氮酸鈉（NaN₃）外，生成的兩種常見的堿性物質(zhì)應(yīng)為NaOH和NH₃，故化學(xué)方程式為NaNO₃+3NaNH₂=NaN₃+3NaOH+NH₃，故答案為：NaNO₃+3NaNH₂=NaN₃+3NaOH+NH₃；
（4）將amolNaN₃加入到bLcmol/L的HN₃溶液中，所得溶液呈中性，所以c（N₃^-）=$\frac{a}$mol/L，c（HN₃）=cmol/L，c（H⁺）=10^-7mol/L，HN₃的電離平衡常數(shù)Ka=$\frac{[{H}^{+}]•[{{N}_{3}}^{-}]}{[H{N}_{3}]}$=$\frac{a×1{0}^{-7}}{bc}$，故答案為：$\frac{a×1{0}^{-7}}{bc}$；
（5）汞電極上NO₃^-可轉(zhuǎn)化為NH₂OH，該電極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，為陰極，則Pt是陽極，水得電子生成氧氣和氫離子，負(fù)極反應(yīng)式為NO₃^-+6e^-+7H⁺=NH₂OH+2H₂O、正極反應(yīng)式為2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，則電池反應(yīng)式為2HNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NH₂OH+3O₂↑，
故答案為：2HNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NH₂OH+3O₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式、影響化學(xué)平衡的因素、圖象分析、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、電解方程式書寫，平衡常數(shù)概念的分析應(yīng)用是解題關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的綜合考查，題目難度中等．