Question

2013年12月15日4時搭載長征系列火箭的“玉兔號”順利駛抵月球表面，實現(xiàn)了五星紅旗耀月球的創(chuàng)舉�；鸺�升空需要高能燃料，通常用肼（N₂H₄）作燃料，N₂O₄做氧化劑。請回答下列問題：
（1）已知：N₂(g) + 2O₂(g) ="=" 2NO₂(g)                 ΔH= + 67.7kJ·mol^-1
N₂H₄₍g) + O₂（g）="=" N₂(g) + 2H₂O(g)     ΔH= - 534.0kJ·mol^-1
2NO₂(g)  N₂O₄（g）             ΔH=" -" 52.7kJ·mol^-1
寫出氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學方程式：                                  ；
（2）工業(yè)上用次氯酸鈉與過量的氨氣反應(yīng)制備肼，該反應(yīng)的化學方程式為：                                    ；
（3）工業(yè)上可以用下列反應(yīng)原理制備氨氣：
2N₂(g)+6H₂O(l)4NH₃(g)+3O₂(g)  ΔH= Q kJ·mol^-1
①已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系如圖，則此反應(yīng)的 Q        0 （填“＞”“＜”或“=”）。

②若起始加入氮氣和水，15分鐘后，反應(yīng)達到平衡，此時NH₃的濃度為0.3mol/L，則用氧氣表示的反應(yīng)速率為           。
③常溫下，如果上述反應(yīng)在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當反應(yīng)達到平衡時，          （選填編號）.

A．容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化

B．v（N2）/v（O2）=2∶3

C．容器中氣體的密度不隨時間而變化

D．通入稀有氣體能提高反應(yīng)的速率

E．若向容器中繼續(xù)加入N₂，N₂的轉(zhuǎn)化率將增大
（4）最近華南理工大提出利用電解法制H₂O₂并以此處理廢氨水，裝置如圖。

①為不影響H₂O₂的產(chǎn)量，需要向廢氨水加入適量硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，則所得廢氨水溶液中c(NH₄⁺)       c(NO₃^-)（填“＞”“＜”或“=”）；
②Ir—Ru惰性電極有吸附O₂作用，該電極的電極反應(yīng)為                     ；
③理論上電路中每轉(zhuǎn)移3mol電子，最多可以處理NH₃·H₂O的物質(zhì)的量為            。

Answer 1

（1）2N₂H₄(g) + N₂O₄(g)=3N₂(g) + 4H₂O(g) ΔH=－1083.0 kJ·mol^-1（3分）
（2）NaClO + 2 NH₃ =N₂H₄ + NaCl + H₂O （2分）
（3）① ＞（2分）② 0.015mol·L^-1·min^-1（2分）
③ ABC（3分，少選一個扣1分，錯選不得分）
（4）①＜      ②O₂+2H⁺+2e^- =H₂O₂        ③1mol （毎空各2分）

試題分析：（1）①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.7kJ?mol^-1
②N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ?mol^-1
③2NO₂（g）═N₂O₄（g）△H=-52.7kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律②-（①+③）得到2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H="-1" 083.0 kJ?mol^-1。
（2）次氯酸鈉與過量的氨反應(yīng)制備肼氨氣被氧化為肼，本身被還原為氯離子，結(jié)合原子守恒配平寫出化學方程式為：NaClO+2NH₃═N₂H₄+NaCl+H₂O
（3）①根據(jù)圖中曲線可以看出，隨著溫度升高，平衡常數(shù)K逐漸增大，說明溫度升高，平衡向正反應(yīng)方向移動，?H>0。
②v(O₂)=3/4v(NH₃)=3/4×0.3mol/L÷15min= 0.015mol·L^-1·min^-1。
③A、當反應(yīng)達到平衡時，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，所以容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化，正確；B、化學反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比，所以v（N₂）/v（O₂）=2∶3，正確；C、當反應(yīng)達到平衡時，氣體的質(zhì)量和體積不再變化，所以容器中氣體的密度不隨時間而變化，正確；D、因為密閉容器的體積保持不變，所以通入稀有氣體，原氣體濃度不變，則反應(yīng)速率不變，錯誤；E、若向容器中繼續(xù)加入N₂，N₂的轉(zhuǎn)化率將減小，錯誤。
（4）①，根據(jù)電荷守恒可得：c(NH₄⁺)+c(H⁺)=C(NO₃?)+c(OH?)，因為溶液的pH為5，則c(H⁺)>c(OH?)，所以c(NH₄⁺)<c(NO₃?)。
②因為溶液的pH為5，含有較多H⁺，根據(jù)題意和圖可知O₂在H⁺存在的情況下得電子生成H₂O₂，電極方程式為：O₂+2H⁺+2e^- =H₂O₂
③根據(jù)示意圖可知NH₃·H₂O被氧化為N₂，根據(jù)化合價的變化，NH₃·H₂O ~ 3e?，所以理論上電路中每轉(zhuǎn)移3mol電子，最多可以處理NH₃·H₂O的物質(zhì)的量為1mol。