Question

(17分)氮及其化合物在工业生产和科技等领域有广泛应用。

（1）肼(N₂H₄)常用于火箭或原电池的燃料。已知：(i)N₂(g)+2O₂(g)=2NO₂(g)    ΔH=+67.7kJ/mol

(ii)N₂H₄(g)+ O₂(g)N₂(g)+2H₂O(g)    ΔH=-534kJ/mol

(iii)H₂O(g)= H₂O（1）    ΔH=-44kJ/mol

①反应2N₂H₄(g)+2NO₂(g)=3N₂(g)+4H₂O(l)    ΔH =_______kJ·mol^-1

②一定温度下，将N₂H₄与NO₂以体积比1：1置于10 L密闭容器中发生反应2N₂H₄(g)+ 2NO₂(g) 3N₂(g)+4H₂O（1），下列不能说明反应达到平衡状态的是_______。(填序号)

a．混合气体密度保持不变        b．混合气体颜色保持不变

c．N₂H₄与NO₂体积比保持不变      d．体系压强保持不变

③在10 L的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量变化如下表：

前2min内NO₂的平均反应速率为___________。平衡时NO₂的转化率________；该温度下反应的平衡常数K=_________。

反应在第6min时改变了条件，改变的条件可能是__________。(填序号)

a．使用催化剂     b．升高温度      c．减小压强      d．增加NO₂的量

（2）HNO₃和As₂S₃能发生反应：As₂S₃+10HNO₃==2H₃AsO₄+3S+10NO₂↑+2H₂O，反应中被氧化的元素为_________。

若该反应中转移电子的物质的量为5 mol时，产物中的S经过转化全部生成浓H₂SO₄，然后与足量的铜在加热条件下反应消耗铜的量_________。(填序号)

a．小于0.75 mol    b．等于0.75mol    c．大于0.75mol   d．无法确定

Answer

（1）①-1311.7（3分），②c（2分），③0.01mol/(L·min)（2分），25%（2分），9.375mol/L（2分），b、c（2分）；（2）As、S（2分），a（2分）。

【解析】

试题分析：（1）①(ii)×2-(i)+ (iii) ×4，整理可得反应2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l) ΔH=-1311.7kJ/mol。②一定温度下，将N2H4与NO2以体积比1：1置于10 L密闭容器中发生反应2N2H4(g)+ 2NO2(g) 3N2(g)+4H2O（1），a．由于该反应是反应前后气体体积不等的反应，气体的质量也发生变化，若反应处于平衡状态，则气体的质量不变，气体的密度也不变，因此可以证明反应处于平衡状态，错误。b．在反应体系中，只有NO2是有色气体，若反应未达到平衡，则混合气体颜色会发生改变，若反应处于平衡状态，则气体的颜色就不会发生变化，因此可以证明反应处于平衡状态，错误。c．N2H4与NO2是按照1:1加入的，反应也是按1:1反应的，因此在任何时刻都存在体积比不变，因此不能以此为标准判断反应处于平衡状态，正确。d．该反映是反应前后气体体积不相等的反应，若体系压强保持不变，则气体的物质的量不变，反应处于平衡状态，错误。③前2min内N2H4的平均反应速率为V(N2H4)=（0.8-0.6）mol÷10 L÷2min=0.01mol/(L·min)。由于V(NO2)= V(N2H4)，所以V(NO2)= 0.01mol/(L·min)。平衡时NO2的物质的量是1.2mol，所以NO2转化率ψ=[(1.6mol-1.2mol ) ÷1.6mol ]×100％=25%；当反应达到平衡时，各种物质的浓度分别是：c(NO2)=0.12mol/L；c(N2H4)=0.04mol/L，c(N2)=0.06mol/L，所以该温度下反应的平衡常数 mol/L。由于反应N2H4(g)+2NO2(g) = 3N2(g)+4H2O(l) 的正反应是气体体积减小的放热反应，在第6min时改变了条件，使反应物的浓度增大，生成物的浓度减小。a．使用催化剂平衡不发生移动，与题意不符合，错误； b．升高温度根据平衡移动原理平衡向吸热的逆反应方向移动，正确；c．减小压强，根据平衡移动原理，平衡向气体体积增大的逆反应方向移动正确。d．增加NO2的量，c(N2H4)浓度应该减小，c(N2)应该增大，与已知条件不符合，错误。故答案是选项bc。（2）在HNO3和As2S3能发生反应：As2S3+10HNO3==2H3AsO4+3S+10NO2↑+2H2O中，As2S3中As元素的化合价由反应前的+3价变为H3AsO4中的+5价，化合价升高，失去电子被氧化；S元素的化合价由反应前的-2价变为S中的0价，化合价升高，失去电子被氧化。所以反应后被氧化的元素为As、S；在反应方程式As2S3+10HNO3== 2H3AsO4+ 3S+10NO2↑+2H2O中，转移10mol电子，产生3S单质，若该反应中转移电子的物质的量为5 mol时，产生的S的物质的量是1. 5 mol，经过转化全部生成浓H2SO4的物质的量也是1. 5 mol，然后与足量的铜在加热条件下反应：Cu+2H2SO4（浓） CuSO4＋SO2↑+2H2O，若1. 5 mol硫酸完全反应，消耗铜的量是0.75 mol ，但是随着反应的进行，硫酸变为稀硫酸，反应就不再进行，因此消耗铜的量小于0.75 mol，选项是a。

考点：考查热化学反应方程式的书写、化学平衡状态的判断、化学反应速率、物质的平衡转化率的计算、氧化还原反应的有关计算的知识。