Question

【題目】氮的化合物在工業中應用十分廣泛。

（1）工業上尿素由CO2和NH3在一定條件下合成，其熱反應方程式CO2(g)+2NH3(g)=CO(NH2)2(g)+H2O(g); H=____________．

化學鍵	鍵能（KJ·mol-1）
C＝O	728
C—N	305
N—H	389
O—H	464

（2）工業上經常使用NaClO和NH3制取聯氨，聯氨（N2H4）為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似。寫出聯氨的電子式_________________。聯氨與硫酸形成的酸式鹽的化學式為__________________________________。聯氨也經常作為燃料電池的環保原料使用，寫出聯氨在堿性電解質溶液中，負極的電極方程式_______________________________。

（3）已知合成氨反應的方程式為 N2+3H2 2NH3，其平衡常數 K 的數值和溫度的關系如下：

溫度℃	200	300	400
平衡常數K	1	0.86	0.5

①由上表數據可知該反應H____0 (填“>”或“<”)。

②400 ℃時，測得某時刻 c(N2)= 5 mol·L-1、c(H2)= 3 mol·L-1、c(NH3)= 2 mol·L-1，此時刻該反應的 v 正____v 逆(填“>”“=”或“<”)。該反應達到平衡時，平衡混和氣中N2的體積分數為____________

A．50% B．60% C．70% D．無法計算

（4）寫出下列含氮化合物在特定條件下的水解反應，電負性Cl＜N，尿素中的C顯+4價，

①NCl3___________________________________________________________________________________________________________

②NF3____________________________________________________________________________________________________________

Answer 1

【答案】-32 KJ·mol-1 N2H6（HSO4）2 N2H4—4e-+4OH—=N2+4H2O < > A NCl3+3H2O=3HClO+NH3 NF3+2H2O=3HF+HNO2

【解析】

（1）根據H=反應物鍵能-生成物鍵能進行計算；

（2）聯氨是氮原子和氫原子形成四個共價鍵，氮原子和氮原子之間形成一個共價鍵形成的共價化合物，電子式為：；聯氨為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似，聯氨第一步電離方程式為N2H4+H2ON2H5++OH-，第二步電離方程式為N2H5++H2ON2H62++OH-，因此聯氨與硫酸形成的酸式鹽為N2H6（HSO4）2；該電池放電時，負極上是聯氨失電子發生氧化反應生成氮氣和水；

（3）①由圖表數據分析，平衡常數隨溫度升高而減小，說明升溫平衡逆向進行；

②計算此時的濃度熵和平衡常數比較判斷反應進行的方向；

（4）①在極性分子NCl3中，N原子的化合價為-3，Cl原子的化合價為+1，和水發生水解反應生成氨氣和次氯酸；

②在極性分子NF3中，N原子的化合價為+3，F原子的化合價為-1，和水發生水解反應生成氫氟酸和亞硝酸。

（1）CO2(g)+2NH3(g)=CO(NH2)2(g)+H2O(g)的H=反應物鍵能-生成物鍵能=（728KJ·mol-1×2+6×389KJ·mol-1）-（728KJ·mol-1+305KJ·mol-1×2+389KJ·mol-1×4+464KJ·mol-1×2）=-32KJ·mol-1，故答案為：-32KJ·mol-1。

（2）聯氨的分子式為N2H4，是氮原子和氫原子形成四個共價鍵，氮原子和氮原子之間形成一個共價鍵形成的共價化合物，電子式為：；聯氨為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似。聯氨第一步電離方程式為N2H4+H2ON2H5++OH-，第二步電離方程式為N2H5++H2ON2H62++OH-，因此聯氨與硫酸形成的酸式鹽為N2H6（HSO4）2；該電池放電時，負極上是聯氨失電子發生氧化反應生成氮氣和水，電極方程式為：N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，故答案為：，N2H6（HSO4）2，N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O。

（3）①由圖表數據分析，平衡常數隨溫度升高而減小，說明升溫平衡逆向進行，逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，H<0，故答案為：<。

②400℃時，測得某時刻c(N2)=5mol·L-1、c(H2)=3mol·L-1、c(NH3)=2mol·L-1，濃度熵Qc=22/1×33=4/27<K=0.5，反應向正反應方向進行，此時刻該反應的v正>v逆；

N2+3H22NH3

起始（mol/L） 5 3 2

轉化（mol/L） a 3a 2a

平衡（mol/L） 5-a 3-3a 2+2a

反應達到平衡時，平衡混和氣中N2的體積分數為（5-a）/（5-a+3-3a+2+2a）×100%=50%，

故答案為：>，A。

（4）①在極性分子NCl3中，N原子的化合價為-3，Clspan>原子的化合價為+1，NCl3發生水解反應生成氨氣和次氯酸，所以其產物是NH3、HClO，水解方程式為：NCl3+3H2O=3HClO+NH3，故答案為：NCl3+3H2O=3HClO+NH3。

②在極性分子NF3中，N原子的化合價為+3，F原子的化合價為-1，和水發生水解反應生成氫氟酸和亞硝酸，水解方程式為：NF3+2H2O=3HF+HNO2，故答案為：NF3+2H2O=3HF+HNO2。