Question

氮是地球上含量豐富的一種元素，氨和肼（N₂H₄）是氮的兩種常見化合物，在科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)中有重要的應(yīng)用。

Ⅰ.（1）N₂H₄中的N原子最外層達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，寫出N₂H₄的結(jié)構(gòu)式_____________。

（2）NH₃與NaClO反應(yīng)可得到肼（N₂H₄），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為                 。

（3）肼是一種高能燃料，有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如右圖所示，寫出肼燃燒的熱化學(xué)方程式                                     。

Ⅱ.氨的合成是最重要的化工生產(chǎn)之一。已知：

N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1

在3個(gè)體積均為2L的密閉容器中，在相同的溫度下，使用相同的催化劑合成氨，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)在起始、達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：    

試回答：

（1）下列各項(xiàng)能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________（填寫序號(hào)字母）。

a．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1︰3︰2

b．v（N₂）_正＝3v（H₂）_逆

c．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

d．混合氣體的密度保持不變

（2）分析上表數(shù)據(jù)，下列關(guān)系正確的是_________（填寫序號(hào)字母）。

A．2c₁＞1.5mol·L^-1    B．w₃=w₁    C．2ρ₁=ρ₂        D．K_甲= K_乙= K_丙

（3）容器乙中反應(yīng)從開始到達(dá)平衡平均速率為v(H₂)= _____________。

  III.直接供氨式堿性燃料電池的電池反應(yīng)式是4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，電解質(zhì)溶液一般使用KOH溶液，則負(fù)極電極反應(yīng)式是__________         。

 

Answer 1

【答案】

Ⅰ．（1）（1分）

（2） 2NH₃+NaClO＝N₂ H₄+NaCl+H₂O（2分）

（3）N₂ H_4(g) + O₂(g) = N₂(g) + 2H₂O(g ) ΔH＝－534 kJ·mol^－1（2分）

Ⅱ．（1）C（2分）

（2）A C D（3分）

（3）0.3 mol·L^-1·min^-1（2分）

III．2NH₃ + 6OH^- + 6e^- = N₂ + 6H₂O（2分）

【解析】

試題分析：Ⅰ．（1）N₂H₄中的N原子可達(dá)到8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，氮原子最外層3個(gè)電子形成三對(duì)共用電子對(duì)，和未成鍵的一對(duì)電子形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，每個(gè)氮原子和兩個(gè)氫原子形成共價(jià)鍵，氮原子間形成一個(gè)共價(jià)鍵，結(jié)構(gòu)式為：，故答案為：；

⑵NH₃與NaClO反應(yīng)可得到肼（N₂H₄），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₃+NaClO＝N₂ H₄+NaCl+H₂O，答案：2NH₃+NaClO＝N₂ H₄+NaCl+H₂O；⑶從圖中讀出，△H=22218kJ·mol^－1-2752kJ·mol^－1=－534 kJ·mol^－1，所以肼燃燒生成氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式為：N₂ H_4(g) + O₂(g) = N₂(g) + 2H₂O(g ) ΔH＝－534 kJ·mol^－1，答案：N₂ H_4(g) + O₂(g) = N₂(g) + 2H₂O(g ) ΔH＝－534 kJ·mol^－1；

Ⅱ．⑴A、應(yīng)用速率之比來判斷，反應(yīng)過程中按照比例進(jìn)行反應(yīng)，故A不能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)；B、按照速率之比等于系數(shù)之比，表述的是正反應(yīng)速率，當(dāng)某種物質(zhì)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等是表明反應(yīng)達(dá)到平衡，所以當(dāng)3v（N₂）正=v（H₂）逆  時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，故B不能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)；C、當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故C能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)；反應(yīng)體系內(nèi)質(zhì)量守恒，體積一定，故混合氣體的密度不變，所以混合氣體的密度保持不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D不能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)；答案：C。

⑵A、正確，先用1.5L的容器進(jìn)立與乙等效平衡，然后放大到3L，平衡向生成N₂的方向即逆方向移動(dòng)，所以2c₁>1.5 mol·L ^―1; B、不正確，丙等效于3molH₂,1molN₂從正確向建立平衡，甲多加了1molN₂，平衡正向移動(dòng)；C、正確，反應(yīng)體系內(nèi)質(zhì)量守恒，體積一定，混合氣體的總質(zhì)量甲是乙的2倍，所以混合氣體的密度，2ρ₁=ρ₂；D、正確，溫度不變，平衡常數(shù)不變，K_甲= K_乙= K_丙。答案：A C D。

⑶v(H₂)= 3v(N₂)= ，答案：0.3 mol·L^-1·min^-1；

III.NH₃作還原劑，生成1molN₂失去6mol電子，用OH^― 調(diào)節(jié)使方程式兩邊電荷守恒，負(fù)極反應(yīng)，2NH₃ + 6OH^- + 6e^- = N₂ + 6H₂O，答案：2NH₃ + 6OH^- + 6e^- = N₂ + 6H₂O

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算；化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷