Question

氮是地球上含量丰富的一种元素，氨和肼（N₂H₄）是氮的两种常见化合物，在科学技术和生产中有重要的应用。

Ⅰ.（1）N₂H₄中的N原子最外层达到8电子稳定结构，写出N₂H₄的结构式_____________。

（2）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），该反应的化学方程式为                 。

（3）肼是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如右图所示，写出肼燃烧的热化学方程式                                     。

Ⅱ.氨的合成是最重要的化工生产之一。已知：

N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1

在3个体积均为2L的密闭容器中，在相同的温度下，使用相同的催化剂合成氨，实验测得反应在起始、达到平衡时的有关数据如下表所示：    

试回答：

（1）下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是______________（填写序号字母）。

a．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1︰3︰2

b．v（N₂）_正＝3v（H₂）_逆

c．容器内压强保持不变

d．混合气体的密度保持不变

（2）分析上表数据，下列关系正确的是_________（填写序号字母）。

A．2c₁＞1.5mol·L^-1    B．w₃=w₁    C．2ρ₁=ρ₂        D．K_甲= K_乙= K_丙

（3）容器乙中反应从开始到达平衡平均速率为v(H₂)= _____________。

  III.直接供氨式碱性燃料电池的电池反应式是4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，电解质溶液一般使用KOH溶液，则负极电极反应式是__________         。

 

Answer 1

【答案】

Ⅰ．（1）（1分）

（2） 2NH₃+NaClO＝N₂ H₄+NaCl+H₂O（2分）

（3）N₂ H_4(g) + O₂(g) = N₂(g) + 2H₂O(g ) ΔH＝－534 kJ·mol^－1（2分）

Ⅱ．（1）C（2分）

（2）A C D（3分）

（3）0.3 mol·L^-1·min^-1（2分）

III．2NH₃ + 6OH^- + 6e^- = N₂ + 6H₂O（2分）

【解析】

试题分析：Ⅰ．（1）N₂H₄中的N原子可达到8电子的稳定结构，氮原子最外层3个电子形成三对共用电子对，和未成键的一对电子形成8电子稳定结构，每个氮原子和两个氢原子形成共价键，氮原子间形成一个共价键，结构式为：，故答案为：；

⑵NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），该反应的化学方程式为：2NH₃+NaClO＝N₂ H₄+NaCl+H₂O，答案：2NH₃+NaClO＝N₂ H₄+NaCl+H₂O；⑶从图中读出，△H=22218kJ·mol^－1-2752kJ·mol^－1=－534 kJ·mol^－1，所以肼燃烧生成气态水的热化学方程式为：N₂ H_4(g) + O₂(g) = N₂(g) + 2H₂O(g ) ΔH＝－534 kJ·mol^－1，答案：N₂ H_4(g) + O₂(g) = N₂(g) + 2H₂O(g ) ΔH＝－534 kJ·mol^－1；

Ⅱ．⑴A、应用速率之比来判断，反应过程中按照比例进行反应，故A不能判断该反应达到化学平衡状态；B、按照速率之比等于系数之比，表述的是正反应速率，当某种物质的正反应速率和逆反应速率相等是表明反应达到平衡，所以当3v（N₂）正=v（H₂）逆  时反应达到平衡，故B不能判断该反应达到化学平衡状态；C、当容器内压强保持不变，说明反应达到平衡，故C能判断该反应达到化学平衡状态；反应体系内质量守恒，体积一定，故混合气体的密度不变，所以混合气体的密度保持不变，不能说明反应达到平衡，故D不能判断该反应达到化学平衡状态；答案：C。

⑵A、正确，先用1.5L的容器进立与乙等效平衡，然后放大到3L，平衡向生成N₂的方向即逆方向移动，所以2c₁>1.5 mol·L ^―1; B、不正确，丙等效于3molH₂,1molN₂从正确向建立平衡，甲多加了1molN₂，平衡正向移动；C、正确，反应体系内质量守恒，体积一定，混合气体的总质量甲是乙的2倍，所以混合气体的密度，2ρ₁=ρ₂；D、正确，温度不变，平衡常数不变，K_甲= K_乙= K_丙。答案：A C D。

⑶v(H₂)= 3v(N₂)= ，答案：0.3 mol·L^-1·min^-1；

III.NH₃作还原剂，生成1molN₂失去6mol电子，用OH^― 调节使方程式两边电荷守恒，负极反应，2NH₃ + 6OH^- + 6e^- = N₂ + 6H₂O，答案：2NH₃ + 6OH^- + 6e^- = N₂ + 6H₂O

考点：化学平衡的计算；化学平衡状态的判断