(14分)某短周期元素的原子最外层电子数为次外层的2倍,其单质甲可发生如下反应:
甲 + 乙丙 + 丁 + 水。
(1)若丙为NO2。
①甲与乙反应的化学方程式为 。
②火箭常用NO2的二聚体N2O4作氧化剂,肼(N2H4)作燃料,已知:
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H =-67.7kJ·mol-1
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H =-534.0kJ·mol-1
2NO2(g)N2O4(g) △H =-52.7kJ·mol-1
试写出气态肼(N2H4)在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式:
___________________________________________________。
③肼又称联氨,广泛用于火箭推进剂、有机合成及燃料电池。肼燃料电池原理如右图所示,右边电极为 (填“正极”、“负极”),左边电极上发生的电极反应式为 。
(2)若丙为SO2。
①把乙滴入硫酸铜晶体中,观察到的现象是 。
②SO2气体有毒,多余的SO2气体常用足量的NaOH溶液吸收,写出吸收液中离子浓度由大到小的顺序: 。
③在氧化还原反应的过程中,氧化反应和还原反应同时发生,有关反应:
SO2-2e-+2H2O = SO42-+4H+反应的说法错误的是 。
A.该反应为氧化反应
B.上述反应中若转移电子物质的量为0.05mol,则生成溶液的PH值为1
C.Fe2(SO4)3、品红两种溶液都能使上述反应进行
D.通入Cl2会降低SO2的漂白作用
(1)① C + 4HNO3(浓)CO2↑+ 4NO2↑+ 2H2O (2分)
②2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=-947.6 kJ· mol-1 (2分)
③正极 (2分) N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O (2分)
(2)①蓝色晶体变白色粉末 (2分)
② c(Na+) > c( SO32-) > c(OH-) > c( HSO3-) > c(H+) (2分)
③ B C (2分)
最外层电子数为次外层的2倍,则是碳元素。
(1)①丙是NO2,则乙是浓硝酸,和碳反应氧化还原反应,反应式为C + 4HNO3(浓)CO2↑+ 4NO2↑+ 2H2O。
②考查盖斯定律的应用。根据①N2(g) + 2O2(g) =2NO2(g)、②N2H4(g) + O2(g) =N2(g) + 2H2O(g)和③NO2(g) 1/2N2O4(g)可知,如果②×2-①-③即得到2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g),所以反应热为-534.0 kJ/mol×2+67.7 kJ/mol+52.7 kJ/mol=-947.6kJ/mol。
③右侧通入氧气,则是正极,左侧是负极,肼失去电子,发生氧化反应,电极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O。
(2)若丙为SO2,则乙是浓硫酸,丁是CO2。①浓硫酸具有吸水性,可以吸收胆矾中的水分子,生成无水硫酸铜,所以蓝色晶体变白色粉末。
②SO2和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠,亚硫酸钠水解,溶液显碱性。所以浓度大小顺序为c(Na+) > c( SO32-) > c(OH-) > c( HSO3-) > c(H+)。
③反应失去电子,所以是氧化反应。每转移2mol电子,就生成4mol氢离子,所以若转移电子物质的量为0.05mol,则生成氢离子的物质的量为0.1mol,但溶液的体积是未知的,所以无法计算pH,B不正确。SO2使品红溶液褪色,不是氧化还原反应,C不正确。氯气具有氧化性,SO2具有还原性,二者发生氧化还原反应,生成硫酸和盐酸,降低漂白性,D正确。