Question

【題目】研究氮及其化合物對化工生產有重要意義。

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

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

請寫出氨氣被一氧化氮氧化生成無毒氣體的熱化學方程式：___________。

（2）工業合成氨的原理為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=－92.4 kJ·mol－1。下圖甲表示在一定體積的密閉容器中反應時N2的物質的量濃度隨時間的變化，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的物質的量之比（設為k）對該平衡的影響。

①已知圖甲中0～t1 min內，v(H2)=0.03 mol·L-1·min-1，則t1=________ min；若從t2 min起僅改變一個反應條件，則所改變的條件可能是____________________________（填一種即可）。

②圖乙中，b點時k=_________。

③已知某溫度下該反應的平衡常數K=10，在該溫度下向容器中同時加入下列濃度的混合氣體：c(H2)=0.1 mol/L，c(N2)=0.5 mol/L，c(NH3)=0.1 mol/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_______。聯氨與硫酸形成的酸式鹽的化學式為________。

②聯氨是一種常用的還原劑。向裝有少量AgCl的試管中加入聯氨溶液，觀察到的現象___________________________________________________________。

（4）尿素(CO(NH2)2)是目前使用量較大的一種化學氮肥，工業上利用下圖所示裝置(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式為_____________________________________________。

②若兩極共收集到氣體22.4L(標準狀況)，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＝－1808 kJ·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 固體逐漸變黑，并有氣泡產生 CO(NH2)2＋8OH－－6e－===N2↑＋CO32—＋6H2O 15

【解析】

（1）由蓋斯定律計算可得；

（2）①由速率之比等于化學計量數之比，然后根據速率的計算公式求出時間。根據影響化學平衡的因素來解答；

②當N2與H2的起始體積比符合方程式中化學計量數之比時，達到平衡時氨的體積分數最大；

③根據濃度商和化學平衡常數比較，判斷化學平衡移動方向，進而判斷平衡建立過程中NH3的濃度變化趨勢；

（3）①N2H4是二元弱堿，其性質與氨氣相似，第一步電離出1個氫氧根離子和N2H5+，則第二步中N2H5+電離出1個氫氧根離子和N2H62+；

（1）令①：N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180 kJ·mol－1，②：4NH3(g)+5O2(g) =4NO(g)+6H2O(g) △H= －908 kJ·mol－1，氨氣被一氧化氮氧化生成無毒氣體的化學方程式為③：4NH3(g) + 6NO(g)＝5N2(g) + 6H2O(g)，③=②-5①，△H=（－908-5180）kJ·mol－1=－1808 kJ·mol－1，則氨氣被一氧化氮氧化生成無毒氣體的熱化學方程式4NH3(g) + 6NO(g)＝5N2(g) + 6H2O(g) ΔH＝－1808 kJ·mol－1；

（2）①0～t1 min內，v(H2)=0.03 mol·L-1·min-1，，v(N2)=0.01 mol·L-1·min-1，則==0.01 mol·L-1·min-1，解得t1=30min。從t2 min起N2的濃度逐漸減小，則所改變的條件可能是降低溫度（或增大H2濃度、減小NH3濃度）使得平衡正向移動引起的；

②當N2與H2的起始體積比符合方程式中化學計量數之比時，達到平衡時氨的體積分數最大，即圖乙中，b點時k=3：1；

③c(H2)=0.1 mol/L，c(N2)=0.5 mol/L，c(NH3)=0.1 mol/L，則Qc===20＞10，所以反應逆向進行，NH3的濃度逐漸減小；

（3）①N2H4是二元弱堿，其性質與氨氣相似，第一步電離出1個氫氧根離子和N2H5+，則第二步中N2H5+電離出1個氫氧根離子和N2H62+。N2H5+的電子式為。N2H4是二元弱堿，其性質與氨氣相似，第一步電離出1個氫氧根離子和N2H5+，則第二步中N2H5+電離出1個氫氧根離子和N2H62+，則聯氨與硫酸形成的酸式鹽的化學式為N2H6(HSO4)2；

②Nspan>2H4被銀離子氧化，銀離子被還原生成單質銀，-2價的N元素被氧化為N2，反應方程式為：N2H4+4AgBr=4Ag↓+N2↑+4HBr，因此反應出現現象為：固體逐漸變黑，并有氣泡產生；

（4）①陽極化合價升高失去電子，發生氧化反應，CO(NH2)2被氧化為N2，在堿性條件下產生碳酸根離子，則該裝置中陽極的總電極反應式為CO(NH2)2＋8OH－－6e－=N2↑＋CO32—＋6H2O；

②該電解池總反應式為：CO(NH2)2＋2OH－=N2↑＋CO32—＋3H2↑，若兩極共收集到氣體22.4L(標準狀況)，即1mol氣體，其中氮氣和氫氣的物質的量之比為1:3，故氮氣有0.25mol，CO(NH2)2的物質的量也為0.25mol，則消耗的尿素為0.25mol 15g。