Question

（2013?江苏三模）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．
（1）工业上以甲烷为原料制取氢气用于合成氨．有关反应的热化学方程式如下：
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）与H₂O（g）反应生成CO（g）和H₂（g）的热化学方程式为

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

．
（2）氨气与二氧化碳反应可生成尿素[CO（NH₂）₂]，该反应化学方程式为

2NH₃+CO₂?CO（NH₂）₂+H₂O

；反应中的氨碳比和二氧化碳转化率的关系如图所示，则氨碳比最好控制在

4.0

（填“3.0”或“4.0”）附近，理由是

氨碳比小于4.0时，CO₂的转化率太低

．
（3）肼与亚硝酸反应可生成氮的另一种氢化物，在标准状况下，该氢化物气体的密度为1.92g?L^-1，且其中氮元素的质量分数为0.977，该氢化物受撞击后可完全分解为两种单质气体．该氢化物分解的化学方程式为

2HN₃?3N₂+H₂

．
（4）以肼为原料的碱性燃料电池的电池反应为N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O，放电时，负极的电极反应式为

N₂H₄+4OH^--4e^-═N₂+4H₂O

．
（5）氨氧化法制硝酸工业尾气中的NO、NO₂气体可用氨水吸收，反应的化学方程式为：6NO+4NH₃=5N₂+6H₂O；6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂O．若尾气中的NO和NO₂共18mol被氨水完全吸收后，产生了15.6mol氮气，则此尾气中NO与NO₂的体积比为

9：1

．

Answer 1

分析：（1）分别根据已知物质写出热化学方程式，然后根据盖斯定律来解答；
（2）根据元素守恒写出化学方程式；根据图象分析；
（3）氮的氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977，则氮氢原子个数比=

43×0.977

14

：

43×0.023

1

=3：1，所以该氢化物是N₃H，N₃H分解生成N₂，H₂；
（4）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；
（5）根据方程式计算．

解答：解：（1）根据热化学方程式分别为：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，
故答案为：CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1kJ?mol^-1；
（2）氨气与二氧化碳反应可生成尿素[CO（NH₂）₂]，根据元素守恒写出化学方程式：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时，增大氨气的物质的量，二氧化碳的转化率增加不大，增加了生产成本；氨碳比a[n（NH₃）/n（CO₂）]小于4.0时，二氧化碳的转化率较小，所以氨碳比最好控制在4.0，
故答案为：2NH₃+CO₂?CO（NH₂）₂+H₂O；4.0；氨碳比小于4.0时，CO₂的转化率太低；
（3）氮的氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977，则氮氢原子个数比=

43×0.977

14

：

43×0.023

1

=3：1，所以该氢化物是N₃H，N₃H分解生成N₂，H₂；故分解方程为2HN₃?3N₂+H₂，故答案为：2HN₃?3N₂+H₂；
（4）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；
（5）设NO物质的量为xmol，NO₂为ymol，根据化学方程式6NO+4NH₃=5N₂+6H₂O；6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂O，列方程组，

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

  解得

x

y

=

9

1

，
故答案为：9：1．

点评：本题主要考查了电极反应，化学平衡移动、化学计算等，难度不大，培养了学生分析问题的能力．