Question

氮及其化合物對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義．

（1）已知：12.8g液態(tài)N₂H₄與足量H₂O₂反應(yīng)生成N₂和氣態(tài)H₂O，放出256.65kJ的熱量．①H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1
②2H₂O₂（l）=2H₂O（l）+O₂（g）△H=-196.4kJ?mol^-1則液態(tài)N₂H₄與足量O₂反應(yīng)生成N₂和液態(tài)H₂O的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）意大利科學(xué)家用電化學(xué)方法直接使氮?dú)馀c水發(fā)生反應(yīng)生成了氨氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
2N₂（g）+6H₂O（g）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=QkJ?mol^-1．當(dāng)該反應(yīng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下NH₃的體積為

 

L．該可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系如圖1所示，由此可判斷Q

 

0（填“＞”、“=”或“＜”）
（3）一定溫度下，在一容積為2L的密閉容器中，通入一定量NO₂和N₂O₄的混合氣體，測(cè)得這兩種物質(zhì)的濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖2所示．0～10min內(nèi)N₂O₄的平均反應(yīng)速率v（N₂O₄）=

 

，在第25min時(shí)，改變的反應(yīng)條件是

 

，第35min時(shí)，反應(yīng)N₂O₄?2NO₂的化學(xué)平衡常數(shù)K=

 

．若在第25min時(shí)加入0.2mol  NO₂和0.4mol N₂O₄，則反應(yīng)的v（N₂O₄）_正

 

v（NO₂）_逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）N₂O₅是一種新型硝化劑，其性質(zhì)和制備受到人們的關(guān)注．現(xiàn)以H₂、O₂、熔融Na₂CO₃組成的燃料電池為電池，采用電解法制備N₂O₅，裝置如圖3所示，其中Y為CO₂
①寫(xiě)出石墨Ⅰ電極上的電極方程式

 

．
②燃料電池中每消耗1mol氫氣，理論上最多可制得N₂O₅

 

g．
③電解反應(yīng)完成后，取出少量陰極區(qū)的溶液，滴加氨水至溶液呈中性，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

 

（填字母）．
a．電解前后陰極區(qū)HNO₃水溶液的pH基本保持不變
b．滴加氨水后的中性溶液中存在：c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）
c．滴加氨水后的中性溶液中存在：c（NH₄⁺）+c（NH₃?H₂O）=c（NO₃^-）
d．常溫下濃硝酸與濃氨水反應(yīng)產(chǎn)生白煙，這是因?yàn)閮烧甙l(fā)生了氧化還原反應(yīng)．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律來(lái)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的焓變；
（2）氧化還原反應(yīng)中，化合價(jià)升高值=化合價(jià)降低值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子和方程式系數(shù)之間的關(guān)系來(lái)計(jì)算，對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度越高，K越小，對(duì)于吸熱反應(yīng)，溫度越高，K越大．
（3）根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（NO₂），根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素和化學(xué)平衡移動(dòng)的因素來(lái)回答判斷改變的條件，根據(jù)Qc和K的關(guān)系確定化學(xué)反應(yīng)的移動(dòng)方向；
（4）①燃料原電池中，負(fù)極上燃料失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水；
②燃料原電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)電極反應(yīng)結(jié)合電子守恒計(jì)算即可；
③根據(jù)溶液顯示中性時(shí)，氫離子和氫氧根離子濃度相等以及電荷守恒等知識(shí)來(lái)回答判斷．

解答： 解：（1）12.8g液態(tài)N₂H₄與足量H₂O₂反應(yīng)生成N₂和氣態(tài)H₂O，放出256.65kJ的熱量，即③N₂H₄（l）+2 H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.625kJ/mol
①H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1
②2H₂O₂（l）=2H₂O（l）+O₂（g）△H=-196.4kJ?mol^-1，液態(tài)N₂H₄與足量O₂反應(yīng)生成N₂和液態(tài)H₂O的熱化學(xué)方程式為N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）
③-②-①×4=-641.625kJ/mol+196.4kJ?mol^-1-（+44kJ?mol^-1）×4=-621.225 kJ?mol^-1，
故答案為：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-621.225 kJ?mol^-1；
（2）反應(yīng)2N₂（g）+6H₂O（g）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=QkJ?mol^-1中，化合價(jià)升高值=化合價(jià)降低值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)=12，即生成4mol氨氣，轉(zhuǎn)移電子是12mol，
當(dāng)該反應(yīng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，生成氨氣的物質(zhì)的量是0.4mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下NH₃的體積為0.4mol×22.4L/mol=8.96L，該可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨著溫度的升高而增大，所以改反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，即焓變大于零，故答案為：8.96；＞；
（3）根據(jù)物質(zhì)的量濃度的變化之比等于系數(shù)之比知道，0～10min內(nèi)N₂O₄的平均反應(yīng)速率v（N₂O₄）=

△c

△t

=

0.2mol/L

10min

=0.02mol/（L?min），在第25min時(shí)，二氧化氮和四氧化二氮的濃度都增加，但是二氧化氮的濃度是瞬間增大，即改變的反應(yīng)條件是增大了NO₂的濃度，第35min時(shí)，反應(yīng)N₂O₄?2NO₂的化學(xué)平衡常數(shù)K=

c2(NO2)

c(N2O4)

=0.9mol/L，在第25min時(shí)加入0.2mol  NO₂和0.4mol N₂O₄，則反應(yīng)的Qc＜K，所以平衡正向進(jìn)行，即v（N₂O₄）_正＞v（NO₂）_逆，
故答案為：0.02 mol?（L?min）^-1；增大了NO₂的濃度；0.9；＞；
（4）①燃料原電池中，負(fù)極上燃料失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)式為H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂+H₂O，故答案為：H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂+H₂O；
②N₂O₅中氮元素的化合價(jià)是+5價(jià)，而硝酸中氮元素也是+5價(jià)，因此應(yīng)該在左側(cè)生成N₂O₅，即在陽(yáng)極區(qū)域生成，據(jù)電極反應(yīng)離子放電順序可知：陽(yáng)極為N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺，結(jié)合①中的反應(yīng)，燃料電池中每消耗1mol氫氣，理論上最多可制得2molN₂O₅，質(zhì)量是216g，故答案為：216；
③a．陰極區(qū)是無(wú)水的硝酸，是氫離子得電子產(chǎn)生氫氣的過(guò)程，該區(qū)域硝酸以分子存在，所以HNO₃水溶液的pH基本保持不變，故a正確；
b．滴加氨水后的中性，根據(jù)電荷守恒，溶液中存在：c（NO₃^-）=c（NH₄⁺），故B錯(cuò)誤；
c．滴加氨水后的中性溶液中存在：c（NH₄⁺）+c（NH₃?H₂O）=2c（NO₃^-），故c錯(cuò)誤；
d．常溫下濃硝酸與濃氨水反應(yīng)產(chǎn)生白煙，這是因?yàn)閮烧甙l(fā)生了反應(yīng)生成硝酸銨的緣故，該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，沒(méi)有化合價(jià)變化，故d錯(cuò)誤．
故選bcd．

點(diǎn)評(píng)：本題目綜合考查學(xué)生熱化學(xué)和電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的綜合知識(shí)，考查學(xué)生綜合知識(shí)的能力，難度大．