Question

含氮化合物在工农业生产中都有重要应用。

（1）肼（N₂H₄）与亚硝酸反应可生成氮的另一种氢化物，在标准状况下，该氢化物气体的密度为1.92g/L，且其中氮元素的质量分数为0.977，则该反应的化学方程式为____.

（2）二氧化氮在一定条件下，可以发生如下反应：SO₂(g)+NO₂(g) SO₃(g)+NO(g)     △H= -42kJ·mol^-1，在2L的恒容密闭容器中充入SO₂(g)和NO₂(g)所得实验数据如下：

实验编号	温度	起始物质的量mol	平衡时物质的量/mol
n(SO2)	n(NO2)	n(NO)
甲	T1	4.0	1.0	0.9
乙	T2	1.0	4.0	0.8
丙	T2	0.4	0.6	a

①在实验甲中，若2min时测得放出的热量是8.4kJ，0～2min时间内，用SO₂表示的平均反应速率v(SO₂)=_______________，该温度下的平衡常数为_________。（结果保留到小数点后两位）

②由表中数据可推知：T₁_______T₂（填“>”“<”或“=”）

③实验丙中，达到平衡时NO₂的转化率为______________.

（3）工业上可以用氨水将SO₂转化为NH₄HSO₃，再氧化成(NH₄)₂SO₄。室温下测得NH₄HSO₃溶液pH为6，则溶液的________________________.（已知：H₂SO₃的Ka_l =1.5×10^-2，Ka₂ =1.0×10^-7）

（4）使用间接电化学法可以处理煤烟气中的NO，装置如图，已知电解池溶液的pH在4～7之间，写出阴极的电极反应式__________________。

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Answer

N2H4+HNO2＝HN3+2H2O 0.05 mol·L-1·min-1 2.61 ＜ 40﹪ 1500 2HSO3－+2e－＝S2 O42－+2OH－或2HSO3－+2e－+2H+＝S2 O42－+2H2O

【解析】（1）肼（N2H4）与亚硝酸反应可生成氮的另一种氢化物，在标准状况下，该氢化物气体的密度为1.92g/L，则该氢化物的摩尔质量为，又知其中氮元素的质量分数为0.977，则该氢化物分子中N原子的数目为，因此，其分子式为HN3，该反应的化学方程式为N2H4+HNO2＝HN3+2H2O.

（2）①在实验甲中，若2min时测得放出的热量是8.4kJ，则0～2min时间内SO2的变化量为0.2mol，用SO2表示的平均反应速率v(SO2)=0.05 mol·L-1·min-1。达到平衡时，NO的变化量为0.9mol，则其他几种物质的变化量也是0.9mol，SO2、NO2、SO3、NO的平衡量分别为3.1mol、0.1mol、0.9mol、0.9mol，SO2、NO2、SO3、NO的平衡浓度分别为1.55mol/L、0.05mol/L、0.45mol/L、0.45mol/L，该温度下的平衡常数为2.61。

②由表中数据可知，乙中投料与甲中相当，但NO的平衡量较小，故乙的平衡常数较小，由于该反应是放热反应，所以T1＜T2；

③由实验乙可以求出该反应在T2温度下的平衡常数为1，设实验丙中NO2的转化率为x，则NO2的变化量为0.6x，其他几种物质的变化量也是0.6x，SO2、NO2、SO3、NO的平衡浓度分别为0.2-0.3x、0.3-0.3x、0.3x、0.3x，则有，解之得x=0.4，所以，达到平衡时NO2的转化率为40﹪.

（3）室温下测得NH4HSO3溶液pH为6，c()，Kal Ka2 =1.5×10-21.0×10-7=1.5×10-9，则溶液的.

（4）电解池中电解质溶液的pH在4～7之间，由图中信息可知，HSO3－在阴极上被还原为S2 O42－，则阴极的电极反应式2HSO3－+2e－＝S2 O42－+2OH－或2HSO3－+2e－+2H+＝S2 O42－+2H2O。