Question

【題目】研究氮及其化合物對化工生產(chǎn)有重要意義。

（1）已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)；△H=+180kJ·mol-1

4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)；△H=-908kJ·mol-1

請寫出氨氣被一氧化氮氧化生成無毒氣體的熱化學(xué)方程式：____。

（2）工業(yè)合成氨的原理為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1。如圖甲表示在一定體積的密閉容器中反應(yīng)時(shí)N2的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化，圖乙表示在其他條件不變的情況下，改變起始投料中H2與N2的物質(zhì)的量之比（設(shè)為k）對該平衡的影響。

①已知圖甲中0～t1min內(nèi)，v(H2)=0.03mol·L-1·min-1，則t1=____min；若從t2min起僅改變一個(gè)反應(yīng)條件，則所改變的條件可能是____（填一種即可）。

②圖乙中，b點(diǎn)時(shí)k=____。

③已知某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=10，在該溫度下向容器中同時(shí)加入下列濃度的混合氣體：c(H2)=0.1mol/L，c(N2)=0.5mol/L，c(NH3)=0.1mol/L，則在平衡建立過程中NH3的濃度變化趨勢是____（填“逐漸增大”“逐漸減小”或“恒定不變”）。

（3）聯(lián)氨（又稱肼，N2H4，無色液體）為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似，是一種應(yīng)用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料。（已知：N2H4+H+N2H5+）

①N2H5+的電子式為____。聯(lián)氨與硫酸形成的酸式鹽的化學(xué)式為____。

②聯(lián)氨是一種常用的還原劑。寫出向裝有少量AgCl的試管中加入聯(lián)氨溶液的化學(xué)方程式____。

（4）尿素(CO(NH2)2)是目前使用量較大的一種化學(xué)氮肥，工業(yè)上利用如圖所示裝置(陰、陽極均為惰性電極)電解尿素的堿性溶液制取氫氣。

①該裝置中陽極的總電極反應(yīng)式為____。

②若兩極共收集到氣體22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則消耗的尿素為____g(忽略氣體的溶解)。

Answer 1

【答案】4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1808kJ·mol-1 30 降低溫度（或增大H2濃度、減小NH3濃度） 3：1 逐漸減小 N2H6(HSO4)2 N2H4+4AgCl=N2↑+4Ag+4HCl（或3N2H4+4AgCl=N2↑+4Ag+2N2H6Cl2） CO(NH2)2+8OH--6e-=N2↑+CO32-+6H2O 15

【解析】

⑴根據(jù)蓋斯定律，第二個(gè)方程式減去第一個(gè)方程式的5倍，得到氨氣被一氧化氮氧化生成無毒氣體的熱化學(xué)方程式。

⑵①速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，然后根據(jù)速率的計(jì)算公式求出時(shí)間；N2的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化突然減小，結(jié)合影響化學(xué)平衡的因素來解答；②當(dāng)N2與H2的起始體積比符合方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比時(shí)，達(dá)到平衡時(shí)氨的體積分?jǐn)?shù)最大；③計(jì)算濃度商和化學(xué)平衡常數(shù)比較，判斷化學(xué)平衡移動(dòng)方向，進(jìn)而判斷平衡建立過程中NH3的濃度變化趨勢。

⑶①根據(jù)N2H4電子式，分析N2H5+的電子式，其中含有一對孤對電子可以和氫離子形成配位鍵，聯(lián)氨為二元弱堿，形成+2價(jià)陽離子；②聯(lián)胺被銀離子氧化生成氮?dú)猓�銀離子被還原生成單質(zhì)銀。

⑷第一個(gè)問題是電極反應(yīng)式的書寫，首先從價(jià)態(tài)變化上，判斷陽極上產(chǎn)生氮?dú)�，然后根�?jù)化合價(jià)的變化和電子得失守恒，電荷守恒，書寫關(guān)系式，根據(jù)電子守恒計(jì)算消耗尿素物質(zhì)的量及質(zhì)量。

⑴根據(jù)蓋斯定律將第二個(gè)方程式減去第一個(gè)方程式的5倍，得到氨氣被一氧化氮氧化生成無毒氣體的熱化學(xué)方程式：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=908 kJ·mol1 5×(+180 kJ·mol1) = 1808 kJ·mol1；故答案為：4NH3(g)+6NO(g) =5N2(g)+6H2O(g) △H=1808 kJ·mol1。

⑵①已知圖甲中0～t1min內(nèi)，υ(H2) = 0.03mol·L1·min1，υ(N2) = υ(H2) = ×0.03mol·L1·min1 = 0.01 mol·L1·min1= ，則t1=30 min；若從t2min起僅改變一個(gè)反應(yīng)條件，氮?dú)鉂舛冉档�，改變的條件可能是降低溫度(或增大H2濃度、減小NH3濃度)；故答案為：30；降低溫度(或增大H2濃度、減小NH3濃度)。

②當(dāng)N2與H2的起始體積比符合方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比時(shí)，達(dá)到平衡時(shí)氨的體積分?jǐn)?shù)最大，即圖乙中，b點(diǎn)時(shí)k=3：1；故答案為：3：1。

③已知某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=10，在該溫度下向容器中同時(shí)加入下列濃度的混合氣體：c(H2)=0.1mol/L，c(N2)=0.5mol/L，c(NH3)=0.1mol/L，根據(jù)，平衡逆向移動(dòng)，因此在平衡建立過程中NH3的濃度變化趨勢是逐漸減��；故答案為：逐漸減小。

⑶①N2H4中氮氮之間共用一對電子，氮和氫共用一對電子，N2H5+是N2H4和H+形成配位鍵，其電子式為；聯(lián)氨與硫酸形成的酸式鹽，酸式根是HSO4－，聯(lián)氨(又稱肼，N2H4，無色液體)為二元弱堿，形成的陽離子為N2H62+，因此形成的酸式鹽的化學(xué)式為N2H6(HSO4)2；故答案為：；N2H6(HSO4)2。

②聯(lián)氨是一種常用的還原劑，少量AgCl的試管中加入聯(lián)氨溶液反應(yīng)生成氮?dú)�、銀和HCl，其化學(xué)方程式N2H4+4AgCl=N2↑+4Ag+4HCl(或3N2H4+4AgCl=N2↑+4Ag+2N2H6Cl2)；故答案為：N2H4+4AgCl=N2↑+4Ag+4HCl(或3N2H4+4AgCl=N2↑+4Ag+2N2H6Cl2)。

⑷①氮?dú)馐悄蛩刂械�化合價(jià)升高失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在電解質(zhì)陽極反應(yīng)，其陽極的總電極反應(yīng)式為CO(NH2)2+8OH－6e－=N2↑+CO32+6H2O；故答案為：CO(NH2)2+8OH－6e－=N2↑+CO32+6H2O。

②根據(jù)6e－—N2—3H2—CO(NH2)2，轉(zhuǎn)移6mol電子收集到4mol氣體，消耗1mol尿素，若兩極共收集到氣體22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)即1mol氣體，消耗的尿素物質(zhì)的量，質(zhì)量為0.25mol×60 gmol 1 =15g；故答案為：15。