Question

【題目】聯氮（N2H4）又稱肼，它與N2O4常用作火箭推進劑。

（1）美國加利福尼亞大學圣地亞哥的G· N·SChrauzer等人用氮和水蒸氣在觸媒上光照射下合成高能氣態聯氮初獲成功。試寫出該反應的熱化學方程式：_________。

化學健	鍵能/KJ·mol-1
N-H	391
H-O	463
O=O	496
N≡N	946
N-N	159

（2）水合聯氮（N2H4·H2O）具有很強的還原性。工業上用水合聯氨還原法制取碘化鈉固體。其操作是將單質碘加人NaOH溶液中進行反應后再加入水合聯氮（要稍微過量）進行反應。已知：N2H4·H2O在100℃ 以上分解。

① 在制備NaI的過程中，可能混有的物質是_______，生產過程中要適當補充NaOH，目是___________；

② 為了防止水合聯氨高溫分解，反應溫度控制在60-70℃，溫度也不能過低．其原因是______；

③ 工業上也可以用硫化鈉或鐵屑還原碘酸鈉制備碘化鈉，但水合聯氨還原法制得的產品純度更高，其原因是___________

（3）325K、起始壓強為100kPa時，在恒容的密閉容器中充入4.6 g NO2,發生反應：

2NO2(g) N2O4(g)，達到平衡后容器內混合氣體的平均相對分子質量為57.5。

① NO2與N2O4的消耗速率與其濃度的關系如圖所示，圖中交點A表示該反應所處的狀態為________；

A．平衡狀態 B．朝正反應方向移動 C．朝逆反應方向移動 D．無法判斷

② 平衡時NO2的轉化率為_______，此條件下的Kp=_______（Kp用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數）。

Answer 1

【答案】 N2(g)+2H2O(g)= N2H4(g)+O2(g）△H=＋579 kJ·mol-1 NaIO3, 促使反應向生成物方向進行 溫度過低，反應速率降低 N2H4·H2O被氧化后的產物為N2和H2O，不引入雜質 B 40% 0.0056

【解析】試題分析：(l）氮氣和水蒸氣在觸媒上光照射下合成高能氣態聯氮和氧氣，根據反應物的總鍵能-生成物的總鍵能=焓變，寫該反應的熱化學方程式；

(2）水合聯氮（N2H4·H2O）具有很強的還原性。工業上用水合聯氨還原法制取碘化鈉固體。其操作是將單質碘加人NaOH溶液中進行反應后再加入水合聯氮（要稍微過量）進行反應。已知：N2H4·H2O在100℃ 以上分解。

① 碘與氫氧化鈉反應生成碘化鈉和碘酸鈉，生產過程中要適當補充NaOH，可以促使反應正向進行；

②溫度越低，反應速率越慢；

③水合聯氨還原碘酸鈉氧化產物是氮氣；

(3) 4.6 g NO2的物質的量為0.1mol，根據達到平衡后容器內混合氣體的平均相對分子質量為57.5，可計算平衡后容器中氣體總物質的量 ，利用“三段式”再求出平衡時NO2、 N2O4物質的量。

解析：(l）氮氣和水蒸氣在觸媒上光照射下合成高能氣態聯氮和氧氣，化學方程式為N2+2H2O= N2H4+O2，根據反應物的總鍵能-生成物的總鍵能=焓變，△H = 946+463×4 - 391×4 – 159 -496 = ＋579 kJ·mol-1 ，所以該反應的熱化學方程式為N2(g)+2H2O(g)= N2H4(g)+O2(g）△H=＋579 kJ·mol-1；

(2）① 碘與氫氧化鈉反應生成碘化鈉和碘酸鈉，所以在制備NaI的過程中，可能混有的物質是NaIO3，生產過程中要適當補充NaOH，可以促使反應正向進行；

②溫度越低，反應速率越慢，所以溫度不能過低；

③水合聯氨還原碘酸鈉氧化產物是氮氣，不引入雜質；

(3) ①圖中交點A表示的消耗速率v（N2O4）=v（NO2），而達到平衡時NO2的消耗速率應該是N2O4消耗速率的2倍，v（NO2）=2v（N2O4），因此此時v逆＜v正，所以反應向正反應方向移動，故選B；

4.6 g NO2的物質的量為0.1mol，根據達到平衡后容器內混合氣體的平均相對分子質量為57.5，可計算平衡后容器中氣體總物質的量 ，

0.1-2x+ x=0.08 ，x=0.02mol

② 平衡時NO2的轉化率為，起始物質的量為0.1mol，壓強為100kPa，平衡時物質的量為0.08mol，壓強為80kPa，, Kp= 0.0056；