Question

（15分）工業上利用N₂和H₂可以合成NH₃，NH₃又可以進一步制備聯氨（N₂H₄）等。
（1）火箭常用N₂H₄作燃料，N₂O₄作氧化劑。已知：
N₂（g） + 2O₂（g）＝2NO₂（g）                                   △H = +67．7 kJ·mol^－1
N₂H₄（g） + O₂（g）＝N₂（g） + 2H₂O（g）     △H =－534．0 kJ·mol^－1
NO₂（g）1/2N₂O₄（g）                                      △H =－26．35 kJ·mol^－1
試寫出氣態聯氨在氣態四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態水的熱化學方程式：                                  。
（2）聯氨——空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質溶液是20％～30％的氫氧化鉀溶液。該電池放電時，正極的電極反應式為　　      。
（3）在300℃時，改變起始反應物中氫氣的物質的量對反應N₂（g） + 3H₂（g） 2NH₃（g） △H＜0的影響如圖所示。

①請在圖中畫出400℃時對應的圖像。
②在a、b、c三點中，H₂ 的轉化率最高的是　　         （填字母）。
（4）硝酸工業生產中的尾氣可用純堿溶液吸收，有關的化學反應為：
2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂             NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂
若在標準狀況下有NO、NO₂的混合氣體（不考慮N₂O₄）恰好與50mL 1．0 mol·L^-1的Na₂CO₃溶液反應完全，且生成NaNO₂和NaNO₃的物質的量的比為4：1，則在混合氣體中NO氣體的體積分數為多少?（請寫出計算過程）

Answer 1

（共15分）
（1）2N₂H₄(g) + N₂O₄ (g)＝3N₂(g) + 4H₂O(g) △H = －1083.0 kJ·mol^－1（3分）
（2）O₂ + 4e^－+ 2H₂O＝4OH^－（2分）
（3）①（2分）      ② a（2分）
（4）30％（6分）

（1）根據蓋斯定律可知②×2－（①＋③×2），即得到反應2N₂H₄(g) + N₂O₄ (g)＝3N₂(g) + 4H₂O(g)，所以該反應的反應熱△H =－534．0 kJ·mol^－1×2－67．7 kJ·mol^－1＋26．35kJ·mol^－1×2＝－1083.0 kJ·mol^－1。
（2）原電池中負極失去電子，正極得到電子，所以正極是氧氣得到電子。由于電解質是氫氧化鉀，所以正極電極反應式是O₂ + 4e^－+ 2H₂O＝4OH^－。
（3）①升高溫度。反應速率增大，到達平衡的時間減少。但由于正反應是放熱反應，所以升高溫度，氨氣的含量是降低的，因此圖像是。
②增大氫氣的濃度，平衡向正反應方向移動，但氫氣的轉化率是降低的，所以圖像中轉化率最高的應該是a點。
（4）由反應的轉化關系式可知，反應過程中鈉原子是守恒的，所以如果設NaNO₂和和NaNO₃的物質的量分別為4a mol和a mol，則4a+a=50mL×10^-3mL?L^-1×1．0 mol?L^-1×2，解得：a=0．02 mol，所以NO、NO₂的物質的量分別是：0．03 mol、0．07 mol，因此NO所占的體積分數為30％。