Question

（2013?江蘇三模）氨和肼（N₂H₄）是氮的兩種常見化合物，在科學技術和生產中有重要的應用．
（1）工業上以甲烷為原料制取氫氣用于合成氨．有關反應的熱化學方程式如下：
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3kJ?mol^-1
CO（g）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-282kJ?mol^-1
H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ?mol^-1
CH₄（g）與H₂O（g）反應生成CO（g）和H₂（g）的熱化學方程式為

CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1kJ?mol^-1

．
（2）氨氣與二氧化碳反應可生成尿素[CO（NH₂）₂]，該反應化學方程式為

2NH₃+CO₂?CO（NH₂）₂+H₂O

；反應中的氨碳比和二氧化碳轉化率的關系如圖所示，則氨碳比最好控制在

4.0

（填“3.0”或“4.0”）附近，理由是

氨碳比小于4.0時，CO₂的轉化率太低

．
（3）肼與亞硝酸反應可生成氮的另一種氫化物，在標準狀況下，該氫化物氣體的密度為1.92g?L^-1，且其中氮元素的質量分數為0.977，該氫化物受撞擊后可完全分解為兩種單質氣體．該氫化物分解的化學方程式為

2HN₃?3N₂+H₂

．
（4）以肼為原料的堿性燃料電池的電池反應為N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O，放電時，負極的電極反應式為

N₂H₄+4OH^--4e^-═N₂+4H₂O

．
（5）氨氧化法制硝酸工業尾氣中的NO、NO₂氣體可用氨水吸收，反應的化學方程式為：6NO+4NH₃=5N₂+6H₂O；6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂O．若尾氣中的NO和NO₂共18mol被氨水完全吸收后，產生了15.6mol氮氣，則此尾氣中NO與NO₂的體積比為

9：1

．

Answer 1

分析：（1）分別根據已知物質寫出熱化學方程式，然后根據蓋斯定律來解答；
（2）根據元素守恒寫出化學方程式；根據圖象分析；
（3）氮的氫化物的相對分子質量為43.0，其中氮原子的質量分數為0.977，則氮氫原子個數比=

43×0.977

14

：

43×0.023

1

=3：1，所以該氫化物是N₃H，N₃H分解生成N₂，H₂；
（4）從作為燃料電池時，負極發生氧化反應的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂；
（5）根據方程式計算．

解答：解：（1）根據熱化學方程式分別為：①CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H=-282kJ?mol^-1②H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ?mol^-1
③CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3kJ?mol^-1，
由③-（①+②×3）得：CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1kJ?mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1kJ?mol^-1；
（2）氨氣與二氧化碳反應可生成尿素[CO（NH₂）₂]，根據元素守恒寫出化學方程式：2NH₃+CO₂?CO（NH₂）₂+H₂O；氨碳比最好控制在4.0，氨碳比a[n（NH₃）/n（CO₂）]大于4.0時，增大氨氣的物質的量，二氧化碳的轉化率增加不大，增加了生產成本；氨碳比a[n（NH₃）/n（CO₂）]小于4.0時，二氧化碳的轉化率較小，所以氨碳比最好控制在4.0，
故答案為：2NH₃+CO₂?CO（NH₂）₂+H₂O；4.0；氨碳比小于4.0時，CO₂的轉化率太低；
（3）氮的氫化物的相對分子質量為43.0，其中氮原子的質量分數為0.977，則氮氫原子個數比=

43×0.977

14

：

43×0.023

1

=3：1，所以該氫化物是N₃H，N₃H分解生成N₂，H₂；故分解方程為2HN₃?3N₂+H₂，故答案為：2HN₃?3N₂+H₂；
（4）肼一空氣燃料堿性電池中，負極上肼失電子和氫氧根離子反應生成水和氮氣，電極反應式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂，故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；
（5）設NO物質的量為xmol，NO₂為ymol，根據化學方程式6NO+4NH₃=5N₂+6H₂O；6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂O，列方程組，

x+y=18 5 6 x+ 7 6 y=15.6

  解得

x

y

=

9

1

，
故答案為：9：1．

點評：本題主要考查了電極反應，化學平衡移動、化學計算等，難度不大，培養了學生分析問題的能力．