Question

【題目】氮元素能夠形成多種化合物。請回答下列問題：

（1）聯氨(N2H4)在空氣中迅速完全燃燒生成N2，同時放大量熱，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和氣態水的熱化學方程式為________________________。

（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，其脫硝機理示意圖如下圖。寫出該脫硝原理總反應的化學方程式：___________________________。

（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，發生反應C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH= a kJ/mol

在T1℃時，反應進行到不同時間測得各物質的量濃度如下：

根據圖表數據分析T1℃時：

①該反應在0-20min的平均反應速率v（NO）= _________ ；

②30min后，只改變某一條件，根據上表的數據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℃，達到平衡時，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化率大幅度提高，有望代替傳統的工業合成氨工藝。下圖是一種電解法合成氨的裝置圖。則b電極上的電極反應式為__________________________。

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

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反應最終生成N2、CO2、H2O，反應總方程式為6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O，故答案為：6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O；

(3)①T1℃時，該反應在0-20min的平均反應速率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，NO的濃度增大，但是氮氣的濃度會減少，與題不符，故A錯誤；B．催化劑只改變化學反應速率，不改變化學平衡，故B錯誤；C．適當縮小容器的體積，反應前后體積不變，平衡狀態物質濃度增大，故C正確；D．通入一定量的NO，新平衡狀態下物質平衡濃度增大，故D正確；E．加入一定量的活性炭，碳是固體對平衡無影響，平衡不動，故E錯誤；故答案為：CD；

③30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比從為2：1：1，氮氣和二氧化碳濃度之比始終為1：1，所以2：1＞4：3，說明平衡向逆反應方向移動，說明平衡向逆反應方向移動，達到新平衡時NO的轉化率，說明逆反應是吸熱反應，則正反應是放熱反應，故答案為：＜；

(4)陰極上氮氣得電子生成氨氣，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K=1.936×10-3==解得平衡時=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。