Question

【題目】用N2和H2可以實現NH3的工業合成，而氨又可以進一步制備硝酸，在工業上一般可進行連續生產。請回答下列問題：

（1）已知：N2(g)+O2(g) = 2NO(g)△H=+180．5kJ/mol，N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)△H=－92．4kJ/mol，2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) △H=－483．6kJ/mol，寫出氨氣經催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣的熱化學方程式為_________。

（2）N2O5是一種新型硝化劑，其性質和制備受到人們的關注。現以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成的燃料電池，采用電解法制備N2O5，裝置如圖所示，其中Y為CO2。

寫出石墨I電極上發生反應的電極反應式_______________________________，在電解池中生成N2O5的電極反應式為__________________________________。

(3)以甲醇燃料電池為電源，用惰性電極電解飽和NaCl溶液時，每消耗0.2mol CH3OH，陰極產生標況下氣體的體積為________L。

（4）在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，其化學平衡常數K與溫度t的關系如下表：

t/K	298	398	498	…
K/(mol·L－1)2	4.1106	K1	K2	…

完成下列問題：

①已知該反應能夠自發進行，試比較K1、K2的大小：K1_______ K2（填“>”、“=”或“<”）；

②在同溫同壓時判斷該反應達到化學平衡狀態的依據是_________（填序號）；

A．2v(H2)（正）=3v(NH3)（逆） B．2v(N2)（正）=v(H2)（逆）

C．容器內壓強保持不變 D．混合氣體的密度保持不變

（5）鹽酸肼（N2H6Cl2）是一種重要的化工原料，屬于離子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理與NH4Cl類似。

①寫出鹽酸肼第一步水解反應的離子方程式__________________________________；

②鹽酸肼水溶液中離子濃度的排列順序不正確的是__________（填序號）。

A．c(Cl－)>c(N2H62+)> c(OH－)> c(H+)

B．c(Cl－)>c([N2H5·H2O]+)> c(H+)>c(OH－)

C．2 c(N2H62+)+ c([N2H5·H2O]+)+c(H+)= c(Cl－)+c(OH－)

D．c(N2H62+)> c(Cl－)>c(H+)>c(OH－)

Answer 1

【答案】（1）4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）△H=﹣905.0kJ/mol；

（2）H2+CO32﹣﹣2e﹣=CO2+H2O；N2O4+2HNO3﹣2e﹣=2N2O5+2H+；

（3）13.44；（4）①＞；②AC；

（5）①N2H62++H2O[N2H5H2O]++H+；

②BCD．

【解析】

（1）N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H="+180.5kJ/mol" ①

N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=﹣92.4kJ/mol ②

2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=﹣483.6kJ/mol ③

由蓋斯定律①×2﹣②×2+③×3得：4NH3（g）+5O2（g）═4NO（g）+6H2O（g）△H=905.0kJ/mol；

（2）燃料原電池中，負極上燃料失電子和碳酸根離子反應生成二氧化碳和水，電極反應式為H2+CO32﹣﹣2e﹣=CO2+H2O；N2O5中氮元素的化合價是+5價，而硝酸中氮元素也是+5價．因此應該在左側生成N2O5，即在陽極區域生成，據電極反應離子放電順序可知：陰極發生2H++2e﹣=H2↑的反應，則陽極為N2O4+2HNO3﹣2e﹣=2N2O5+2H+．

（3）用該電池作電源，用惰性電極電解飽和NaCl溶液時，CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O，每消耗0.2mol CH3OH，轉移電子1.2mol，陰極電極反應為2H++2e﹣=H2↑，產生標況下氣體的體積=0.6mol×22.4L/mol=13.44L；

（4）①該反應正反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，生成物濃度減小，反應物濃度增大，所以K1＞K2，故答案為：＞；

②A、不同物質的正逆反應速率之比等于其計量數之比是平衡狀態，能證明正逆反應速率相等，故A正確；

B、不同物質的正逆反應速率之比等于其計量數之比是平衡狀態，2v（N2）（正）=v（H2）（逆）不是平衡狀態，故B錯誤；

C、容器內壓強不變，氣體的物質的量不變，該反應達平衡狀態，故C正確；

D、如果是在密閉容器中反應，質量不變，體積不變，密度始終不變，故D錯誤；

（5）①因水解與NH4Cl類似，則N2H62+水解結合H2O電離生成的OH﹣，則水解離子反應為N2H62++H2O[N2H5H2O]++H+，

（2）A．由鹽酸肼的化學式為N2H6Cl2，則c（Cl﹣）＞c（N2H62+），又水解顯酸性，則c（H+）＞c（OH﹣），由水解的程度很弱，則c（N2H62+）＞c（H+），即離子濃度的大小關系為c（Cl﹣）＞c（N2H62+）＞c（H+）＞c（OH﹣），故A正確；

B．由水解方程式N2H62++H2O[N2H5H2O]++H+，可知c（[N2H5H2O+]）=c（H+），故B錯誤；

C．根據電荷守恒可得：2c（N2H62+）+c（[N2H5H2O+]）+c（H+）=c（Cl﹣）+c（OH﹣），故C錯誤；

D．根據A可知顯然D錯誤，故D錯；故答案為：BCD．