Question

【题目】研究氮及其化合物对化工生产有重要意义。

（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

请写出氨气被一氧化氮氧化生成无毒气体的热化学方程式：___________。

（2）工业合成氨的原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=－92.4 kJ·mol－1。下图甲表示在一定体积的密闭容器中反应时N2的物质的量浓度随时间的变化，图乙表示在其他条件不变的情况下，改变起始投料中H2与N2的物质的量之比（设为k）对该平衡的影响。

①已知图甲中0～t1 min内，v(H2)=0.03 mol·L-1·min-1，则t1=________ min；若从t2 min起仅改变一个反应条件，则所改变的条件可能是____________________________（填一种即可）。

②图乙中，b点时k=_________。

③已知某温度下该反应的平衡常数K=10，在该温度下向容器中同时加入下列浓度的混合气体：c(H2)=0.1 mol/L，c(N2)=0.5 mol/L，c(NH3)=0.1 mol/L，则在平衡建立过程中NH3的浓度变化趋势是__________（填“逐渐增大”“逐渐减小”或“恒定不变”）。

（3）联氨（又称肼，N2H4，无色液体）为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似，是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。（已知：N2H4+H+N2H5+）

①N2H5+的电子式为_______。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为________。

②联氨是一种常用的还原剂。向装有少量AgCl的试管中加入联氨溶液，观察到的现象___________________________________________________________。

（4）尿素(CO(NH2)2)是目前使用量较大的一种化学氮肥，工业上利用下图所示装置(阴、阳极均为惰性电极)电解尿素的碱性溶液制取氢气。

①该装置中阳极的总电极反应式为_____________________________________________。

②若两极共收集到气体22.4L(标准状况)，则消耗的尿素为____________g(忽略气体的溶解)。

Answer 1

【答案】4NH3(g) + 6NO(g)＝5N2(g) + 6H2O(g) ΔH＝－1808 kJ·mol－1 30 降低温度（或增大H2浓度、减小NH3浓度） 3:1 逐渐减小 N2H6(HSO4)2 固体逐渐变黑，并有气泡产生 CO(NH2)2＋8OH－－6e－===N2↑＋CO32—＋6H2O 15

【解析】

（1）由盖斯定律计算可得；

（2）①由速率之比等于化学计量数之比，然后根据速率的计算公式求出时间。根据影响化学平衡的因素来解答；

②当N2与H2的起始体积比符合方程式中化学计量数之比时，达到平衡时氨的体积分数最大；

③根据浓度商和化学平衡常数比较，判断化学平衡移动方向，进而判断平衡建立过程中NH3的浓度变化趋势；

（3）①N2H4是二元弱碱，其性质与氨气相似，第一步电离出1个氢氧根离子和N2H5+，则第二步中N2H5+电离出1个氢氧根离子和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，氨气被一氧化氮氧化生成无毒气体的化学方程式为③：4NH3(g) + 6NO(g)＝5N2(g) + 6H2O(g)，③=②-5①，△H=（－908-5180）kJ·mol－1=－1808 kJ·mol－1，则氨气被一氧化氮氧化生成无毒气体的热化学方程式4NH3(g) + 6NO(g)＝5N2(g) + 6H2O(g) ΔH＝－1808 kJ·mol－1；

（2）①0～t1 min内，v(H2)=0.03 mol·L-1·min-1，，v(N2)=0.01 mol·L-1·min-1，则==0.01 mol·L-1·min-1，解得t1=30min。从t2 min起N2的浓度逐渐减小，则所改变的条件可能是降低温度（或增大H2浓度、减小NH3浓度）使得平衡正向移动引起的；

②当N2与H2的起始体积比符合方程式中化学计量数之比时，达到平衡时氨的体积分数最大，即图乙中，b点时k=3：1；

③c(H2)=0.1 mol/L，c(N2)=0.5 mol/L，c(NH3)=0.1 mol/L，则Qc===20＞10，所以反应逆向进行，NH3的浓度逐渐减小；

（3）①N2H4是二元弱碱，其性质与氨气相似，第一步电离出1个氢氧根离子和N2H5+，则第二步中N2H5+电离出1个氢氧根离子和N2H62+。N2H5+的电子式为。N2H4是二元弱碱，其性质与氨气相似，第一步电离出1个氢氧根离子和N2H5+，则第二步中N2H5+电离出1个氢氧根离子和N2H62+，则联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为N2H6(HSO4)2；

②Nspan>2H4被银离子氧化，银离子被还原生成单质银，-2价的N元素被氧化为N2，反应方程式为：N2H4+4AgBr=4Ag↓+N2↑+4HBr，因此反应出现现象为：固体逐渐变黑，并有气泡产生；

（4）①阳极化合价升高失去电子，发生氧化反应，CO(NH2)2被氧化为N2，在碱性条件下产生碳酸根离子，则该装置中阳极的总电极反应式为CO(NH2)2＋8OH－－6e－=N2↑＋CO32—＋6H2O；

②该电解池总反应式为：CO(NH2)2＋2OH－=N2↑＋CO32—＋3H2↑，若两极共收集到气体22.4L(标准状况)，即1mol气体，其中氮气和氢气的物质的量之比为1:3，故氮气有0.25mol，CO(NH2)2的物质的量也为0.25mol，则消耗的尿素为0.25mol 15g。