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(fā)性有毒液體，其原子均滿足8e－結構。寫出其電子式_________。氯堿工業(yè)生產時，由于食鹽水中通常含有少量NH4Cl，而在陰極區(qū)與生成的氯氣反應產生少量三氯化氮，該反應的化學方程式為_______。

（2）一定條件下，不同物質的量的CO2與不同體積的1.0 mol/L NaOH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1 L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	2.0	1.5	1.1	0.8	0.8
n（CO）（乙容器）/mol	2.0	1.45	1.0	1.0	1.0
n（CO）（丙容器）/mol	1.00	0.80	0.65	0.53	0.45

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

②該反應的ΔH________0（填“>”或“<”）。

③丙容器達到平衡時，CO的轉化率為________。

（4）如圖是在酸性電解質溶液中，以惰性材料作電極，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）ΔH＝－（4a－b）kJ/mol 0.0125 mol/（L·min） < 60% a 3CO2＋18H＋＋18e－=C3H6＋6H2O

【解析】

（1）三氯化氮（NCl3）其原子均滿足8e-結構，形成三個共用電子對，氯化銨和氯氣反應生成三氯化氮和氯化氫；

（2）根據(jù)不同反應的量產生的熱量寫出熱化學方程式，根據(jù)蓋斯定律計算所求反應的熱效應；

（3）①根據(jù)化學反應平均速率公式v（NO）=計算；

②對比甲容器和乙容器，相同時間內乙容器轉化的NO的量更多，表明乙容器的化學反應速率更快，則乙容器溫度更高，據(jù)此判斷焓變情況；

③根據(jù)等效平衡以及甲容器的反應情況計算丙容器中NO的轉化率；

（4）①負極通燃料，正極通氧氣；

②太陽能電池為電源，電解強酸性的二氧化碳水溶液得到丙烯，丙烯在陰極生成。

（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；

故答案為：；NH4Cl＋3Cl2===NCl3＋4HCl；

（2）根據(jù)序號1的熱化學方程式為：2CO2（g）＋3NaOH（aq）===NaHCO3（aq）＋Na2CO3（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－4a kJ/mol、序號2的熱化學方程式為CO2（g）＋2NaOH（aq）===Na2CO3（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－b kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律可得：NaOH（aq）＋CO2（g）===NaHCO3（aq）　ΔH＝－（4a－b）kJ/mol；

故答案為：NaOH（aq）＋CO2（g）===NaHCO3（aq）　ΔH＝－（4a－b）kJ/mol；

（3）①甲容器中，0～40 min內用NO的濃度變化表示的平均反應速率v（NO）＝v（CO）＝＝0.0125 mol/（L·min）；

故答案為：0.0125 mol/（L·min）；

②根據(jù)甲乙容器可知，乙容器80 min達到平衡，甲容器在120 min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，ΔH<0；

故答案為：<；

③甲與丙的溫度一樣，故平衡常數(shù)不變。甲容器在300 ℃下的平衡常數(shù)為：

K＝==2.11

丙容器在300 ℃下的平衡常數(shù)為：

K＝＝2.11，

解得x＝0.3 mol/L，故丙容器達到平衡時，CO的轉化率為60%，

故答案為：60%；

（4）①由圖片可知，與a相連的電極：CO2→丙烯，發(fā)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；

故答案為：a；3CO2＋18H＋＋18e－=C3H6＋6H2O。