Question

【題目】氨和肼(N2H4)都是氮元素的重要氫化物，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有廣泛應(yīng)用。

（1）工業(yè)中常用以下反應(yīng)合成氨：N2+3H22NH3 △H＜0。某實驗室在三個不同條件的密閉容器中，分別加入濃度均為c（N2）=0.100mol/L，c（H2）=0.300mol/L進行反應(yīng)時，N2的濃度隨時間的變化如下圖①、②、③曲線所示：

裝罝③僅有一個反應(yīng)條件與①不同，該條件為_______________，實驗②平衡時H2的轉(zhuǎn)化率為_____________；

（2）肼是一種具有強還原性的無色油狀液體，可用作燃料。

①在火箭推進器中裝有胼(N2H4)和液態(tài)H2O2，已知0.4mol液態(tài)N2H4和足量液態(tài)H2O2反應(yīng)，生成氣態(tài)N2和氣態(tài)H2O，放出256.6kJ的熱量。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_____________________________________________________。

②肼(N2H4)-空氣燃料電池是一種環(huán)保型堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%-30%的KOH溶液。已知肼在101kPa、25℃條件下的燃燒熱為624kJ·mol-1，如果此燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率為50%，當(dāng)消耗空氣2.24L（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積）時，則此電池產(chǎn)生的電能約為_________kJ。（假設(shè)空氣中氧氣的體積含量為20%，產(chǎn)物為液態(tài)水）

（3）肼又稱“聯(lián)氨”，為二元弱堿，在水中的電離方程式與氨相似，肼第一步電離反應(yīng)的平衡常數(shù)值為____________.（已知：N2H4+H+N2H5+ 的K=8.7×107；KW =1.0×10-14）

Answer 1

【答案】 （升高）溫度 40% N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) △H=-641.5kJ·mol-1 6.24kJ

【解析】（1）③到達平衡的時間比①短，到達平衡時N2的濃度高于①，與①相比，平衡向逆反應(yīng)方向移動，故③與①相比溫度升高，即該條件為升高溫度；實驗②平衡時H2的轉(zhuǎn)化率為α（H2）=×100%=×100%=40%；（2）①已知0.4mol液態(tài)N2H4和足量液態(tài)H2O2反應(yīng)，生成氣態(tài)N2和氣態(tài)H2O，放出256.6kJ的熱量，則1mol液態(tài)N2H4和足量液態(tài)H2O2反應(yīng)，生成氣態(tài)N2和氣態(tài)H2O，放出641.5kJ的熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) △H=-641.5kJ·mol-1；②根據(jù)熱化學(xué)方程式：N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-624kJ/mol，消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣2.24L（假設(shè)空氣中氧氣體積含量為20%）時，即消耗氧氣是0.02mol，此燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率為50%時，電池產(chǎn)生的電能為624kJ×0.02×50%=6.24kJ；（3）聯(lián)氨為二元弱堿，在水中的電離方程式與氨相似，則聯(lián)氨第一步電離的方程式為N2H4+H2ON2H5++OH-,已知：N2H4+H+N2H5+的K=8.7×107；KW=1.0×10-14，平衡常數(shù)K=8.7×107×1.0×10-14=8.7×10-7 。