Question

氨和肼（N₂H₄）是氮的两种常见氢化物，在科学技术和生产中有重要的应用．
（1）T业上从氨制备硝酸的主要工艺流程是

 

（以化学方程式表示）．
（2）工业生产尿素的原理是以NH₃和CO₂为原料合成尿素[CO（NH₂）₂]，反应的化学方程式为2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l），该反应的平衡常数和温度关系如下：

T/℃	165	175	185	195
K	111.9	7.1	50.6	3.8

①焓变AH（填“＞”、“＜”或“一”）

 

．
②在一定温度和压强下，若原料气中的NH₃和CO₂的物质的量之比（氨碳比）

n(NH3)

n(CO2)

=x，如图是氨碳比（x）与CO₂平衡转化率（a）的关系．a随着x增大而增大的原因是

 

．
③上图中的B点处，NH₃的平衡转化率为

 

．
（3）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），该反应的化学方程式为

 

．
（4）肼性质与氨气相似，易溶于水，可发生如下电离过程：
Ⅰ．N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-
Ⅱ．N₂H₅⁺+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-
①常温下，某浓度N₂H₆Cl₂溶液的pH为4，则该溶液中由水电离产生的C（H⁺）为

 

．
②已知在相同条件下过程I的进行程度大于N₂H₅⁺的水解程度．常温下，若0.2mol/L N₂H₄溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合，则溶液中N₂H₅⁺、Cl^-、OH^-、H⁺离子浓度由大到小的顺序为

 

．
（5）发射火箭时，肼（N₂H₄）为燃料，过氧化氢作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水．已知1.6g N₂H₄（l）在上述反应中放出64.22kJ的热量，该反应的热化学方程式为

 

．
（6）肼--空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,热化学方程式,化学电源新型电池,化学平衡的计算,pH的简单计算

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电离平衡与溶液的pH专题,电化学专题

分析：（1）氨气催化氧化生成NO，NO氧化生成NO₂，NO₂与水反应生成硝酸；
（2）①依据平衡常数随温度变化分析判断反应吸热放热；
②增大反应物浓度，平衡正向进行；
③依据x含义和图象数据分析结合化学方程式换算氨气转化率；
（3）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），N元素的化合价升高，故还生成氯化钠与水；
（4）①N₂H₆C1₂类比铵盐，离子水解促进了水的电离，溶液中的氢离子就是水电离的；
②N₂H₄的电离大于N₂H₅⁺离子的水解；
（5）1.6g 液态肼和足量双氧水反应生成氮气和水蒸气时放出64.22kJ的热量，1mol液态肼放出的热量为64.22kJ×

1mol

1.6g 32g/mol

=1284.4kJ，结合热化学方程式书写原则进行书写；
（6）从作为燃料电池时，负极发生氧化反应的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂．

解答： 解：（1）氨气催化氧化生成NO，其反应为：4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O，NO氧化生成NO₂，其反应为：2NO+O₂=2NO₂，NO₂与水反应生成硝酸，其反应为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案为：4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O，2NO+O₂=2NO₂，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（2）①平衡常数随温度升高减小，说明正反应为放热反应，△H＜0，故答案为：＜；      
②2NH₃ （g）+CO₂ （g）?CO（NH₂）₂ （l）+H₂O （l），图象分析判断，增大氨气浓度平衡正向进行，
故答案为：增大氨气的浓度，提高二氧化碳的转化率；      
③B点处x=4，原料气中的NH₃和CO₂的物质的量之比为4，二氧化碳转化率为64%，假设氨气为4mol，二氧化碳为1mol，则反应的二氧化碳为0.64mol，
依据化学方程式2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）反应的氨气为1.28mol，
NH₃的平衡转化率=

1.28mol

4mol

×100%=32%；
故答案为：32%；
（3）NH₃与NaClO发生氧化还原反应可得到肼（N₂H₄）、氯化钠和水，所以该反应的化学方程式为：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O，
故答案为：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（4）①N₂H₆C1₂溶液的pH为4，N₂H₆²⁺离子结合了水电离的氢氧根离子，促进了水的电离，溶液中氢离子来自水的电离，故该溶液中由水电离产生的c（H⁺）=10^-PH=1×10^-4mol/L；
故答案为：1×10^-4mol/L；
②0.2mol/L N₂H₄溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合，变成了等物质的量的N₂H₅Cl和N₂H₄的混合液，由于N₂H₄的电离大于N₂H₅⁺离子的水解，故溶液中c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-），溶液显示碱性，所以溶液中离子浓度顺序为c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
故答案为：c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（5）1.6g 液态肼和足量双氧水反应生成氮气和水蒸气时放出64.22kJ的热量，1mol液态肼放出的热量为64.22kJ×

1mol

1.6g 32g/mol

=1284.4kJ，
该反应热化学方程式为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1284.4kJ/mol，
故答案为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1284.4kJ/mol；
（6）肼一空气燃料碱性电池中，负极上肼失电子和氢氧根离子反应生成水和氮气，电极反应式为：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂，
故答案为：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O．

点评：本题考查了方程式的书写、电极反应的书写、化学平衡的影响因素、化学平衡常数以及热化学方程式的书写等，题涉及的知识点较多，综合性较强，侧重于考查学生对知识点综合运用能力，题目难度中等．