Question

【題目】氮元素也與碳元素一樣存在一系列氫化物,如NH3、N2H4、N3H5、N4H6等。請回答下列有關問題：

（1）上述氮的系列氫化物的通式為____________。

（2）已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ·mol-1,查閱文獻資料，化學鍵鍵能如下表：

化學鍵	H-H	N=N	N-H
E/kJ·mol-1	436	946	391

①氨分解反應NH3(g) N2(g)+ H2(g)的活化能Ea1=300kJ·mol-1，則合成氨反應 N2(g)+ H2(g)NH3(g)的活化能Ea2=___________。

②氨氣完全燃燒生成氮氣和氣態水的熱化學方程式為__________________________。

③如右圖是氨氣燃料電池示意圖。a電極的電極反應式為________________。

（3）已知NH3·H2O為一元弱堿。N2H4·H2O為二元弱堿，在水溶液中的一級電離方程式表示為：N2H4·H2O+H2ON2H5·H2O++OH-。則可溶性鹽鹽酸肼(N2H6Cl2)第一步水解的離子方程式為__________________;溶液中離子濃度由大到小的排列順序為___________________。

（4）通過計算判定(NH4)2SO3溶液的酸堿性(寫出計算過程)________________________。(已知：氨水Kb=1.8×10-5;H2SO3 Ka1=1.3×10-2Ka2=6.3×10-8)。

Answer 1

【答案】 NnH(n+2) 254kJ·mol-1 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)△H=-1266.8kJ·mol-1 NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O N2H62++H2ON2H5·H2O++H+ [Cl-]>[N2H62+]>[H+]>[N2H5·H2O+]>[OH-] O32-的水解常數Kh1===×10-7，NH4+的水解常數Kh===×10-10，Kh1>Kh，故SO32-水解起主要作用而呈堿性

【解析】（1）通過觀察可知：氮與氫原子數相差2個，通式為NnH(n+2)，正確答案：NnH(n+2)；

（2）①NH3(g) N2(g)+ H2(g)，△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能=3×391-1/2×946-3/2×436=+46 kJ·mol-1; △H= Ea1- Ea2=46；300- Ea2=46，Ea2=254kJ·mol-1；

② 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ·mol-1, NH3(g) N2(g)+ H2(g)，△H==+46 kJ·mol-1;

根據蓋斯定律：兩個式子整理完成后，4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=1266.8kJ·mol-1；正確答案：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=1266.8kJ·mol-1；

③ 氨氣燃料電池，氨氣做負極，負極發生氧化反應，失去電子，在堿性環境下氧化為氮氣；極反應為NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O；正確答案為：NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O；

（3）N2H4H2O為二元弱堿，N2H6Cl2為強酸弱堿鹽，水解顯酸性，第一步水解的離子方程式為N2H62++H2ON2H5·H2O++H+；溶液中的離子：Cl-、N2H62+、H+、OH-、N2H5·H2O+

；根據水解規律：溶液中離子濃度大小排列順序為：c(Cl-)>c(N2H62+)>c(H+)>c(N2H5·H2O+)

>c(OH-)；正確答案：c(Cl-)>c(N2H62+)> c(H+)>c(N2H5·H2O+)>c(OH-)；

（4）鹽類水解平衡常數Kh=KW/Ka ，其中KW為離子積，Ka為弱酸或弱堿的電離平衡常數；

已知：氨水Kb=1.8×10-5;H2SO3 Ka1=1.3×10-2 Ka2=6.3×10-8)；NH4+的水解常數Kh1===×10-10；SO32-的水解常數Kh2===×10-7，Kh1<Kh，平衡常數越大，水解能力就越強，故SO32-水解起主要作用而呈堿性；正確答案：堿性；已知：氨水Kb=1.8×10-5;H2SO3 Ka1=1.3×10-2 Ka2=6.3×10-8)；NH4+的水解常數Kh1===×10-10；SO32-的水解常數Kh2===×10-7，Kh1<Kh，平衡常數越大，水解能力就越強，故SO32-水解起主要作用而呈堿性；