Question

【題目】研究氮及其化合物對化工生產有重要意義。

（1）已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)；△H=+180kJ·mol-1

4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)；△H=-908kJ·mol-1

請寫出氨氣被一氧化氮氧化生成無毒氣體的熱化學方程式：____。

（2）工業合成氨的原理為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1。如圖甲表示在一定體積的密閉容器中反應時N2的物質的量濃度隨時間的變化，圖乙表示在其他條件不變的情況下，改變起始投料中H2與N2的物質的量之比（設為k）對該平衡的影響。

①已知圖甲中0～t1min內，v(H2)=0.03mol·L-1·min-1，則t1=____min；若從t2min起僅改變一個反應條件，則所改變的條件可能是____（填一種即可）。

②圖乙中，b點時k=____。

③已知某溫度下該反應的平衡常數K=10，在該溫度下向容器中同時加入下列濃度的混合氣體：c(H2)=0.1mol/L，c(N2)=0.5mol/L，c(NH3)=0.1mol/L，則在平衡建立過程中NH3的濃度變化趨勢是____（填“逐漸增大”“逐漸減小”或“恒定不變”）。

（3）聯氨（又稱肼，N2H4，無色液體）為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似，是一種應用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料。（已知：N2H4+H+N2H5+）

①N2H5+的電子式為____。聯氨與硫酸形成的酸式鹽的化學式為____。

②聯氨是一種常用的還原劑。寫出向裝有少量AgCl的試管中加入聯氨溶液的化學方程式____。

（4）尿素(CO(NH2)2)是目前使用量較大的一種化學氮肥，工業上利用如圖所示裝置(陰、陽極均為惰性電極)電解尿素的堿性溶液制取氫氣。

①該裝置中陽極的總電極反應式為____。

②若兩極共收集到氣體22.4L(標準狀況)，則消耗的尿素為____g(忽略氣體的溶解)。

Answer 1

【答案】4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1808kJ·mol-1 30 降低溫度（或增大H2濃度、減小NH3濃度） 3：1 逐漸減小 N2H6(HSO4)2 N2H4+4AgCl=N2↑+4Ag+4HCl（或3N2H4+4AgCl=N2↑+4Ag+2N2H6Cl2） CO(NH2)2+8OH--6e-=N2↑+CO32-+6H2O 15

【解析】

⑴根據蓋斯定律，第二個方程式減去第一個方程式的5倍，得到氨氣被一氧化氮氧化生成無毒氣體的熱化學方程式。

⑵①速率之比等于化學計量數之比，然后根據速率的計算公式求出時間；N2的物質的量濃度隨時間的變化突然減小，結合影響化學平衡的因素來解答；②當N2與H2的起始體積比符合方程式中化學計量數之比時，達到平衡時氨的體積分數最大；③計算濃度商和化學平衡常數比較，判斷化學平衡移動方向，進而判斷平衡建立過程中NH3的濃度變化趨勢。

⑶①根據N2H4電子式，分析N2H5+的電子式，其中含有一對孤對電子可以和氫離子形成配位鍵，聯氨為二元弱堿，形成+2價陽離子；②聯胺被銀離子氧化生成氮氣，銀離子被還原生成單質銀。

⑷第一個問題是電極反應式的書寫，首先從價態變化上，判斷陽極上產生氮氣，然后根據化合價的變化和電子得失守恒，電荷守恒，書寫關系式，根據電子守恒計算消耗尿素物質的量及質量。

⑴根據蓋斯定律將第二個方程式減去第一個方程式的5倍，得到氨氣被一氧化氮氧化生成無毒氣體的熱化學方程式：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=908 kJ·mol1 5×(+180 kJ·mol1) = 1808 kJ·mol1；故答案為：4NH3(g)+6NO(g) =5N2(g)+6H2O(g) △H=1808 kJ·mol1。

⑵①已知圖甲中0～t1min內，υ(H2) = 0.03mol·L1·min1，υ(N2) = υ(H2) = ×0.03mol·L1·min1 = 0.01 mol·L1·min1= ，則t1=30 min；若從t2min起僅改變一個反應條件，氮氣濃度降低，改變的條件可能是降低溫度(或增大H2濃度、減小NH3濃度)；故答案為：30；降低溫度(或增大H2濃度、減小NH3濃度)。

②當N2與H2的起始體積比符合方程式中化學計量數之比時，達到平衡時氨的體積分數最大，即圖乙中，b點時k=3：1；故答案為：3：1。

③已知某溫度下該反應的平衡常數K=10，在該溫度下向容器中同時加入下列濃度的混合氣體：c(H2)=0.1mol/L，c(N2)=0.5mol/L，c(NH3)=0.1mol/L，根據，平衡逆向移動，因此在平衡建立過程中NH3的濃度變化趨勢是逐漸減小；故答案為：逐漸減小。

⑶①N2H4中氮氮之間共用一對電子，氮和氫共用一對電子，N2H5+是N2H4和H+形成配位鍵，其電子式為；聯氨與硫酸形成的酸式鹽，酸式根是HSO4－，聯氨(又稱肼，N2H4，無色液體)為二元弱堿，形成的陽離子為N2H62+，因此形成的酸式鹽的化學式為N2H6(HSO4)2；故答案為：；N2H6(HSO4)2。

②聯氨是一種常用的還原劑，少量AgCl的試管中加入聯氨溶液反應生成氮氣、銀和HCl，其化學方程式N2H4+4AgCl=N2↑+4Ag+4HCl(或3N2H4+4AgCl=N2↑+4Ag+2N2H6Cl2)；故答案為：N2H4+4AgCl=N2↑+4Ag+4HCl(或3N2H4+4AgCl=N2↑+4Ag+2N2H6Cl2)。

⑷①氮氣是尿素中氮化合價升高失去電子發生氧化反應，在電解質陽極反應，其陽極的總電極反應式為CO(NH2)2+8OH－6e－=N2↑+CO32+6H2O；故答案為：CO(NH2)2+8OH－6e－=N2↑+CO32+6H2O。

②根據6e－—N2—3H2—CO(NH2)2，轉移6mol電子收集到4mol氣體，消耗1mol尿素，若兩極共收集到氣體22.4L(標準狀況)即1mol氣體，消耗的尿素物質的量，質量為0.25mol×60 gmol 1 =15g；故答案為：15。