Question

【題目】氮元素能夠形成多種化合物。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）聯(lián)氨(N2H4)在空氣中迅速完全燃燒生成N2，同時(shí)放大量熱，可作火箭的燃料。

已知:H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g) △H1=-241.8kJ/mol

N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) △H2=+50.6kJ/mol

H2O(g)= H2O(l) △H3=-44kJ/mol

則N2H4(l)在空氣燃燒生成N2和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式為________________________。

（2）汽車尾氣中的氮氧化物是形成酸雨的氣體之一，科學(xué)家正在研究一種以乙烯作為還原劑的脫硝（NO）原理，其脫硝機(jī)理示意圖如下圖。寫出該脫硝原理總反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________。

（3）用活性炭還原法也可以處理氮氧化物，某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH= a kJ/mol

在T1℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的量濃度如下：

根據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析T1℃時(shí)：

①該反應(yīng)在0-20min的平均反應(yīng)速率v（NO）= _________ ；

②30min后，只改變某一條件，根據(jù)上表的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是 _________（填字母）。

A．通入一定量的CO2

B．加入合適的催化劑

C．適當(dāng)縮小容器的體積

D．通入一定量的NO

E．加入一定量的活性炭

③若30min后升高溫度至T2℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為2:1:1，則a _____0（填“>”或“<”）。

（4）電解法合成氨因其原料轉(zhuǎn)化率大幅度提高，有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工業(yè)合成氨工藝。下圖是一種電解法合成氨的裝置圖。則b電極上的電極反應(yīng)式為__________________________。

（5）AgCl能溶于氨水，發(fā)生反應(yīng)AgCl(s)+2NH3(aq) Ag(NH3)2+(aq) +Cl-(aq)，其平衡常數(shù)K=1.936×10-3。現(xiàn)用1L某濃度氨水（溶質(zhì)視為NH3）完全溶解0.1molAgCl，所需氨水濃度至少為________。（寫出表達(dá)式即可）

Answer 1

【答案】 N2H4(l)+ O2(g)== N2(g)+2H2O(g) △H=-534.2kJ/mol 6NO+3O2+2C2H44CO2+3N2+4H2O 0.030mol·L－1 ·min－1 CD < N2 + 3H2O + 6e- =2NH3 + 3O2- （+0.2） mol/L

【解析】(1)①H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g) △H1=-241.8kJ/mol，②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) △H2=+50.6kJ/mol，③H2O(g)= H2O(l) △H3=-44kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，將①×2-②得：N2H4(l)+ O2(g)== N2(g)+2H2O(g) △H=(241.8kJ/mol)×2-(+50.6kJ/mol)=-534.2kJ/mol，故答案為：N2H4(l)+ O2(g)== N2(g)+2H2O(g) △H=-534.2kJ/mol；

(2)①圖1可知，在催化劑的作用下，C2H4與NO、O2反應(yīng)最終生成N2、CO2、H2O，反應(yīng)總方程式為6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O，故答案為：6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O；

(3)①T1℃時(shí)，該反應(yīng)在0-20min的平均反應(yīng)速率v(NO)= =0.030molL-1min-1，故答案為：0.030molL-1min-1；

②A．通入一定量的CO2，平衡逆向移動(dòng)，NO的濃度增大，但是氮?dú)獾臐舛葧?huì)減少，與題不符，故A錯(cuò)誤；B．催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，故B錯(cuò)誤；C．適當(dāng)縮小容器的體積，反應(yīng)前后體積不變，平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大，故C正確；D．通入一定量的NO，新平衡狀態(tài)下物質(zhì)平衡濃度增大，故D正確；E．加入一定量的活性炭，碳是固體對(duì)平衡無(wú)影響，平衡不動(dòng)，故E錯(cuò)誤；故答案為：CD；

③30min后升高溫度至T2℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比從為2：1：1，氮?dú)夂投�氧化碳濃度之比始終為1：1，所以2：1＞4：3，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，達(dá)到新平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率，說(shuō)明逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故答案為：＜；

(4)陰極上氮?dú)獾秒娮由�成氨氣，電極方程式為：N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，故答案為：N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-；

(5)AgCl(s)+2NH3(aq) Ag(NH3)2+(aq) +Cl-(aq)，用1L某濃度氨水完全溶解0.1molAgCl，Ag(NH3)2+和Cl-的濃度均為0.1mol/L，根據(jù)K=1.936×10-3==解得平衡時(shí)=mol/L=mol/L，因此所需氨水濃度至少=mol/L+0.2 mol/L=(+0.2)mol/L，故答案為：(+0.2)mol/L。