精英家教網(wǎng)工業(yè)上利用N2和H2可以合成NH3,NH3又可以進一步制備聯(lián)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=67.7kJ?mol-1
     N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=-534.0kJ?mol-1
     NO2(g)?
12
N2O4(g)△H=--26.35kJmol-1
試寫出氣態(tài)聯(lián)氨在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式:
 

(2)聯(lián)氨--空氣燃料電池是一種堿性燃料電池,電解質(zhì)溶液是20%~30%的氫氨化鉀溶液.該電池放電時,正極的電極反應(yīng)式為
 

(3)在300℃時,改變起始反應(yīng)物中氫氣的物質(zhì)的量對反應(yīng)N2(g)+2H2(g)?2NH3(g)△H<0的影響如圖所示.
①請在圖中畫出400℃時對應(yīng)的圖象.
②在a、b、c三點中,H2的轉(zhuǎn)化率最高的是
 
(填字母).
分析:(1)根據(jù)蓋斯定律,由已知熱化學(xué)方程式乘以合適的系數(shù)進行適當?shù)募訙p,反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)進行相應(yīng)的加減;
(2)燃料電池的正極是燃料空氣中的氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng),即O2 +4e-+2H2O=4OH-
(3)①溫度對化學(xué)平衡移動的影響,升高溫度化學(xué)平衡向逆反應(yīng)移動氨氣的平衡百分含量減少;
②化學(xué)平衡轉(zhuǎn)化率的考查,對多種物質(zhì)參加反應(yīng),改變其中一種物質(zhì),對另一物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的影響.
解答:解:(1)已知:①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.7kJ?mol-1
②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-534.0kJ?mol-1
③NO2(g)?
1
2
N2O4(g)△H=-26.35kJ?mol-1
根據(jù)蓋斯定律,②×2-①-③×2得2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g),
故△H=2×(-534.0kJ?mol-1)-67.7kJ?mol-1-2×(-26.35kJ?mol-1)=-1083kJ?mol-1
故熱化學(xué)方程式為2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1083kJ?mol-1,
故答案為:2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1083kJ?mol-1
(2)燃料電池的正極是燃料空氣中的氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng),1mol氧氣得到4mol電子,結(jié)合2mol電子生成4molOH-,故答案為:O2 +4e-+2H2O=4OH-
(3)①正反應(yīng)是放熱反應(yīng),則升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,所以當溫度升高時氨氣的含量降低,故圖象為精英家教網(wǎng),故答案為:精英家教網(wǎng)
②在可逆反應(yīng)A+B?C中增加一種反應(yīng)物A的量,等于提高另一種反應(yīng)物B的轉(zhuǎn)化率,而A本身的轉(zhuǎn)化率反而降低,所以氫氣的量越小,H2的轉(zhuǎn)化率最高,故答案為:a.
點評:本題考查利用蓋斯定律進行反應(yīng)熱計算、燃料電池電極反應(yīng)方程式的書寫,以及化學(xué)平衡原理的考查,也體現(xiàn)了利用所學(xué)課本知識能夠?qū)W以致用,該題基礎(chǔ)性強,難度中等,注意電極反應(yīng)式的書寫,為易錯點、難點.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

化肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最基礎(chǔ)而且是最重要的物質(zhì)投入.工業(yè)上利用N2和H2合成氨,其化學(xué)方程式為:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0
(1)下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù).由此可推知,表中T1
573K(填“>”、“<”或“=”).
T/K T1 573 T2
K 1.00×107 2.45×105 1.88×103
(2)將一定量的N2和H2的混合氣放入某密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng).
①下列措施中可提高氫氣的轉(zhuǎn)化率的有
CD
CD
(填字母).
A.升高溫度                        B.使用催化劑
C.增大壓強                        D.循環(huán)利用和不斷補充氮氣
②在一定溫度和壓強下,將H2和N2按體積比3:1在密閉容器中混合,當該反應(yīng)達到平衡時,測得平衡混合氣中NH3的體積分數(shù)為
1
7
,此時N2的轉(zhuǎn)化率為
25%
25%

(3)某廠每天產(chǎn)生600m3含氨廢水(NH3 的濃度為153mg?L-1,廢氨水密度為1g?cm-3).該廠處理廢水的方法:將廢水加熱得到NH3,使廢水中NH3的濃度降為17mg?L-1.再對加熱蒸發(fā)得到的NH3用一定量空氣氧化.發(fā)生的主反應(yīng)如下:
4NH3+5O2
 一定條件 
.
 
4NO+6H2O      4NO+3O2+2H2O=4HNO3
副反應(yīng)為:4NH3+3O2=2N2+6H2O
①該廠每天通過加熱蒸發(fā)可得到NH3的物質(zhì)的量是多少?
②若氧化過程中90% NH3轉(zhuǎn)化為硝酸,10% NH3發(fā)生了副反應(yīng),則該廠每天消耗標準狀況下的空氣多少立方米?(假設(shè)廢水加熱前后的體積和密度近似認為不變,空氣中氧氣的體積分數(shù)20%.)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

“神七”登天標志著我國的航天事業(yè)進入了新的篇章.
(1)火箭升空時,由于與大氣層的劇烈摩擦,產(chǎn)生高溫.為了防止火箭溫度過高,在火箭表面涂上一種特殊的涂料,該涂料的性質(zhì)最可能的是
C
C

A.在高溫下不融化  B.在常溫下就分解氣化 C.在高溫下可汽化或者分解D.該涂料不可能發(fā)生分解
(2)火箭升空需要高能的燃料,經(jīng)常是用N2O4和N2H4作為燃料,工業(yè)上利用N2和H2可以合成NH3,NH3又可以進一步制備聯(lián)氨(N2H4)等.已知:
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.7kJ?mol-1
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-534.0kJ?mol-1
NO2(g)?
12
N2O4(g)△H=-26.35kJ?mol-1
試寫出氣態(tài)聯(lián)氨在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式:
2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1073.2kJ?mol-1
2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1073.2kJ?mol-1

(3)肼-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池,電解質(zhì)溶液是KOH溶液.肼-空氣燃料電池放電時:正極的電極反應(yīng)式是
O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-
;負極的電極反應(yīng)式是
N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O
N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

“神舟七號”成功登天標志著我國的航天事業(yè)進入了新的篇章.
(1)火箭升空需要高能燃料,通常用N2O4和N2H4作燃料,工業(yè)上利用N2和H2可以合成NH3,NH3又可以進一步制備聯(lián)氨(N2H4)等.已知:
N2(g)+2O2(g)═2NO2(g)△H=+67.7kJ?mol-1
N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=-534.0kJ?mol-1
NO2(g)?
12
N2O4(g)△H=-26.35kJ?mol-1
試寫出氣態(tài)聯(lián)氨在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式:
 

(2)某空間站局部能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)如圖所示,其中氫氧燃料電池采用KOH溶液為電解液,燃料電池放電時的負極反應(yīng)式為
 
.如果某段時間內(nèi)氫氧儲罐中共收集到33.6L(已折算成標況)氣體,則該段時間內(nèi)水電解系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為
 
mol.
精英家教網(wǎng)
(3)在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中,不僅要求分離出CO2,還要求提供充足的O2.某種電化學(xué)裝置可實現(xiàn)轉(zhuǎn)化2CO2═2CO+O2,CO可用作燃料.已知該反應(yīng)的陽極反應(yīng)式為4OH--4e-═O2↑+2H2O,則陰極反應(yīng)式為
 

有人提出,可以設(shè)計反應(yīng)2CO═2C+O2(△H>0)來消除CO的污染.請你判斷上述反應(yīng)是否能自發(fā)進行?
 
(填“是”或“否”),理由是
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列應(yīng)用不涉及氧化還原反應(yīng)的是( 。
A、工業(yè)上利用N2和H2合成氨,實現(xiàn)人工固氮B、實驗室用NH4Cl和Ca(0H)2制備NH3C、用FeCl3溶液作為“腐蝕液”刻蝕電路銅板D、用Na2O2作潛水艇的供氧劑

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