Question

16．氮元素的氫化物和氧化物在工業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)中都有廣泛應(yīng)用．請(qǐng)回答下列問題：
（1）NH₃與NaClO反應(yīng)可得到肼（N₂H₄），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₃+NaClO═N₂H₄+NaCl+H₂O．
（2）肼可作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，與氧化劑N₂O₄反應(yīng)生成N₂和水蒸氣．已知：
①N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l）△H₁═-19.5kJ•mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H₂═-534.2kJ•mol^-1
寫出肼和N₂O₄（l）反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9KJ/mol．
（3）肼--空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為：N₂H₄+4OH^--4e^-═4H₂O+N₂↑．
（4）氮的氧化物與懸浮在大氣中的海鹽粒子相互作用時(shí)，涉及如下反應(yīng)：
（Ⅰ） 2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）  K₁△H₁＜0
（Ⅱ） 2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）   K₂△H₂＜0
①4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常數(shù)K=K₁²/K₂（用K₁、K₂表示）．
②為研究不同條件對(duì)反應(yīng)（Ⅱ）的影響，在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl₂，10min時(shí)反應(yīng)（Ⅱ）達(dá)到平衡．測(cè)得10min內(nèi)v（ClNO）=7.5×10^--3mol/（L•min），則平衡后n（Cl₂）=0.025mol，NO的轉(zhuǎn)化率α₁=75%．其他條件保持不變，反應(yīng)（Ⅱ）在恒壓條件下進(jìn)行，平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率α₂＞ α₁（填“＞”、“＜”或“=”），平衡常數(shù)K₂不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．若要使K₂減小，可采取的措施是升高溫度．

Answer 1

分析 （1）NH₃與NaClO反應(yīng)可得到肼（N₂H₄），依據(jù)氧化還原反應(yīng)化合價(jià)變化分析書寫化學(xué)方程式：
（2）依據(jù)蓋斯定律，結(jié)合題干熱化學(xué)方程式計(jì)算寫出；
（3）原電池反應(yīng)中負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（4）①已知：Ⅰ、2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g），
Ⅱ、2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），
根據(jù)蓋斯定律①×2-②可得：4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g），則該反應(yīng)平衡常數(shù)為①的平衡常數(shù)平方與②的商；
②測(cè)得10min內(nèi)v（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1，則△n（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1×10min×2L=0.15mol，由方程式計(jì)算參加反應(yīng)NO、氯氣的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算平衡時(shí)氯氣的物質(zhì)的量、NO的轉(zhuǎn)化率；正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，恒溫恒容下條件下，到達(dá)平衡時(shí)壓強(qiáng)比起始?jí)簭?qiáng)小，其他條件保持不變，反應(yīng)（Ⅱ）在恒壓條件下進(jìn)行，等效為在恒溫恒容下的平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)；平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變．

解答 解：（1）NH₃與NaClO反應(yīng)可得到肼（N₂H₄），次氯酸鈉做氧化劑，依據(jù)氧化還原反應(yīng)的電子守恒和原子守恒寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
故答案為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（2）①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ?mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律寫出肼和N₂O₄反應(yīng)的熱化學(xué)方程：②×2-①得到：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9KJ/mol；
故答案為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9KJ/mol；
（3）肼一空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時(shí)，肼失電子被氧化發(fā)生負(fù)極反應(yīng)，依據(jù)反應(yīng)②寫出負(fù)極的反應(yīng)式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（4）2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g） K₁ △H＜0 （I）
2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g） K₂ △H＜0 （II）
根據(jù)蓋斯定律，Ⅰ×2-Ⅱ可得：4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g），則該反應(yīng)平衡常數(shù)K=K₁²/K₂，故答案為：K₁²/K₂；
②測(cè)得10min內(nèi)v（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1，則△n（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1×10min×2L=0.15mol，
由方程式可知，參加反應(yīng)氯氣的物質(zhì)的量為0.15mol×$\frac{1}{2}$=0.075mol，故平衡時(shí)氯氣的物質(zhì)的量為0.1mol-0.075mol=0.025mol；
參加反應(yīng)NO物質(zhì)的量為0.15mol，則NO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.15mol}{0.2mol}$×100%=75%；正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，恒溫恒容下條件下，到達(dá)平衡時(shí)壓強(qiáng)比起始?jí)簭?qiáng)小，其他條件保持不變，反應(yīng)（Ⅱ）在恒壓條件下進(jìn)行，等效為在恒溫恒容下的平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率增大，故轉(zhuǎn)化率α₂＞α₁；平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變，即平衡常數(shù)K₂ 不變，反應(yīng)釋放熱量，所以若要使K₂減小，可采取的措施是升高溫度，
故答案為：0.025；75%；＞；不變；升高溫度．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫，蓋斯定律的應(yīng)用，原電池的工作原理應(yīng)用，電極反應(yīng)的書寫方法、化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)等，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活應(yīng)用能力，題目難度不大．