Question

肼（N₂H₄）和氨是氮的兩種常見化合物，在科學技術(shù)和生產(chǎn)中有廣泛應用．請按要求回答下列問題：
（1）N₂H₄中N原子核外最外層達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．寫出N₂H₄的結(jié)構(gòu)式：______．
（2）實驗室用兩種固體制取NH₃的反應化學方程式為______．
（3）NH₃與NaClO反應可得到肼（N₂H₄），該反應的化學方程式為______．
（4）肼一空氣燃料電池是一種堿性環(huán)保電池，該電池放電時，負極的反應式為______．
（5）工業(yè)生產(chǎn)尿素的原理是以NH₃和CO₂為原料合成尿素[CO（NH₂）₂]反應的化學方程式為2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l），該反應的平衡常數(shù)和溫度關(guān)系如下：

T/℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

①焓變△H______0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②在一定溫度和壓強下，若原料氣中的NH₃和CO₂的物質(zhì)的量之比（氨碳比），如圖是氨碳比（x）與CO₂平衡轉(zhuǎn)化率（α）的關(guān)系．α隨著x增大而增大的原因是______．圖中A點處，NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率為______．
（6）在恒溫恒容密閉容器中按照甲、乙、丙三種方式分別投料，發(fā)生反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），測得甲容器中H₂的平衡轉(zhuǎn)化率為40%．

	n（N2）	n（H2）	n（NH3）
甲	1mol	3mol	0mol
乙	0.5mol	1.5mol	1mol
丙	0mol	0mol	4mol

①判斷乙容器中反應進行的方向是______（填“正向或“逆向”）移動．
②達平衡時，甲、乙、丙三容器中NH₃的體積分數(shù)大小順序為______．

Answer 1

解：（1）聯(lián)氨（N₂H₄）中N原子與其它三個原子成鍵，達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)式為，故答案為：；
（2）制取氨氣的反應物是氯化銨與熟石灰，生成物是氯化鈣、水和氨氣：2NH₄Cl+Ca（OH）₂CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；
（3）NH₃與NaClO發(fā)生氧化還原反應可得到肼（N₂H₄）、氯化鈉和水，所以該反應的化學方程式為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O，
故答案為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（4）肼一空氣燃料堿性電池中，負極上肼失電子和氫氧根離子反應生成水和氮氣，電極反應式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂，故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O．
（5）①平衡常數(shù)隨溫度升高減小，說明正反應為放熱反應，△H＜0，故答案為：＜；      
②2NH₃ （g）+CO₂ （g）?CO（NH₂）₂ （l）+H₂O （l），圖象分析判斷，增大氨氣濃度平衡正向進行，故答案為：c（NH₃）增大，平衡正向移動；      
A點處x=3，原料氣中的NH₃和CO₂的物質(zhì)的量之比為3，二氧化碳轉(zhuǎn)化率為63%，假設(shè)氨氣為3mol，二氧化碳為1mol，則反應的二氧化碳為0.63mol，
依據(jù)化學方程式2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）反應的氨氣為1.26mol，
NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率=×100%=42% 故答案為：42%；
（6）①甲、乙、丙三種方式分別投料形成的平衡不但等效也等同，甲容器平衡時N₂、H₂和NH₃的物質(zhì)的量分別為：0.6mol、1.8mol、0.8mol，則乙容器中反應進行的方向是逆向移動，故答案為：逆向；
②根據(jù)甲、乙、丙三種方式分別投料形成的平衡不但等效也等同，各物質(zhì)的體積分數(shù)相等，故答案為：甲=乙=丙；
分析：（1）聯(lián)氨（N₂H₄）中N原子與其它三個原子成鍵，達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
（2）實驗室常用氯化銨固體與熟石灰固體共熱來制取氨氣；
（3）NH₃與NaClO反應可得到肼（N₂H₄），N元素的化合價升高，故還生成氯化鈉與水；
（4）從作為燃料電池時，負極發(fā)生氧化反應的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂；
（5）①依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化分析判斷反應吸熱放熱；
②增大反應物濃度，平衡正向進行；依據(jù)x含義和圖象數(shù)據(jù)分析結(jié)合化學方程式換算氨氣轉(zhuǎn)化率；
（6）①根據(jù)甲、乙、丙三種方式分別投料形成的平衡不但等效也等同，然后根據(jù)甲平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量來判斷乙容器中反應進行的方向；
②根據(jù)甲、乙、丙三種方式分別投料形成的平衡不但等效也等同，
點評：本題考查了氧化還原反應、電極反應、化學平衡的影響因素、化學平衡計算以及等效平衡的運用，題目難度中等．