Question

【題目】氮和硫的化合物在工農業生產、生活中具有重要應用。請回答下列問題：

(1)航天領域中常用N2H4作為火箭發射的助燃劑。N2H4與氨氣相似，是一種堿性氣體，易溶于水，生成弱堿N2H4·H2O。用電離方程式表示N2H4·H2O顯堿性的原因 。

（2）在恒溫條件下，1 mol NO2和足量C發生反應:2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，測得平衡時NO2和CO2的物質的量濃度與平衡總壓的關系如圖所示：

①A、B兩點的濃度平衡常數關系：Kc(A) Kc(B)（填“＜”或“＞”或“=”）。

②A、B、C三點中NO2的轉化率最高的是 （填“A”或“B”或“C”）點。

③計算C點時該反應的壓強平衡常數Kp= （列出表達式并計算結果。Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數）。

（3）亞硝酸的電離平衡常數Ka=5.1×10-4（298K）。它的性質和硝酸很類似。

①已知298K 時，H2CO的Ka1=4.2×10-7 ；Ka2=5.61×10-11。向含有2mol碳酸鈉的溶液中加入1mol的HNO2后，則溶液中CO32-、HCO3-和NO2-的離子濃度由大到小是 。

②將10mL0.1mol/L的亞硝酸溶液加入到10mL0.1mol/L氨水（已知在25℃時，一水合氨的Ki= 1.8×10-5）中,最后所得溶液為________（填“酸性”、“堿性”或者“中性”）。

（4）一種煤炭脫硫技術可以把硫元素以CaSO4的形成固定下來，但產生的CO又會與CaSO4發生化學反應，相關的熱化學方程式如下：

①CaSO4（s）+CO（g）CaO（s）+SO2（g）+CO2（g）△H = +210.5kJmol-1

②CaSO4（s）+ 4CO（g）CaS（s）+ 4CO2（g） △H = -189.2kJmol-1

反應CaO(s)+3CO(g)+SO2(g) CaS(s)+3CO2(g) △H= kJmol-1；

(5)H2S氣體溶于水形成的氫硫酸是一種二元弱酸，25℃時，在0.10 mol·L-1H2S溶液中，通人HCl氣體或加入NaOH固體以調節溶液pH，溶液pH與c(S2-)關系如圖所示(忽略溶液體積的變化、H2S的揮發)。

①pH=13時，溶液中的c(H2S)+c(HS-)=__________mol·L-1；

②某溶液含0.010 mol·L-1Fe2+和0.10 mol·L-1H2S，當溶液pH=______時，Fe2+開始沉淀。【已知：KSP(FeS)=1.4×10-19】

Answer 1

【答案】（1）N2H4·H2ON2H5++OH-（或N2H4+H2ON2H5++OH-）（2）①=②A

③2 MPa（3）[HCO3-]＞[NO2-]＞[CO32-] （2）酸性（4）-399.7 （5）①0.043 ②2

【解析】

試題分析：（1）該化合物的性質與氨氣類似，說明能電離出氫氧根離子而顯堿性，因此溶液顯堿性的離子方程式為N2H4·H2ON2H5++OH-。

（2）①A、B兩點的溫度相同，則平衡常數關系是Kc(A＝Kc(B)。

②正反應是體積增大的可逆反應，壓強越大，越不利于NO2的轉化，所以A、B、C三點中NO2的轉化率最高的是A點。

③ 2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)

起始量（mol） 1 0 0

轉化量（mol） 2x x 2x

平衡量（mol） 1-2x x 2x

C點CO2和NO2的濃度相等，則1－2x＝2x，解得x＝0.25，則此時混合氣體的總物質的量是1＋x＝1.25，所以C點時該反應的壓強平衡常數Kp＝＝2MPa。

（3）①由亞硝酸的電離平衡常數Ka=5.1×10-4，H2CO的Ka1=4.2×10-7、Ka2=5.61×10-11可判斷亞硝酸的酸性強于碳酸，因此向含有2mol碳酸鈉的溶液中加入1mol的HNO2后生成1mol碳酸氫鈉、1mol亞硝酸鈉，另外還剩余1mol碳酸鈉，水解程度大小順序為CO32-＞NO2-，水解生成HCO3-，所以溶液中CO32-、HCO3-和NO2-離子的濃度大小關系為[HCO3-]＞[NO2-]＞[CO32-]；

②已知在25℃時，一水合氨的Ki=1.8×10-5，亞硝酸的電離平衡常數Ka=5.1×10-4，所以亞硝酸的電離程度大于一水合氨的電離程度，則銨根離子的水解程度大于亞硝酸根離子的程度，根據越弱越水解，銨根離子的水解程度大，所以最后所得溶液為酸性；

（4）已知①CaSO4（s）+CO（g）CaO（s）+SO2（g）+CO2（g）△H = +210.5kJmol-1

②CaSO4（s）+ 4CO（g）CaS（s）+ 4CO2（g） △H = -189.2kJmol-1

則根據蓋斯定律可知②－①即得到反應CaO(s)+3CO(g)+SO2(g) CaS(s)+3CO2(g)的反應熱△H＝-399.7kJmol-1；

（5）①根據溶液pH與c（S2-）關系圖pH=13時，c（S2-）＝5.7×10-2mol/L，在0.10molL-1H2S溶液中根據硫守恒c（H2S）+c（HS-）+c（S2-）＝0.10molL-1，所以c（H2S）+c（HS-）＝0.1-5.7×10-2＝0.043mol/L；

②當Qc=Ksp（FeS）時開始沉淀，所以c（S2-）＝Ksp(FeS)÷c(Fe2+)＝1.4×1019mol/L，結合圖象得出此時的pH=2，所以pH=2時亞鐵離子開始沉淀。