Question

利用N₂和H₂可以实现NH₃的工业合成，而氨又可以进一步制备硝酸，在工业上一般可进行连续生产．请回答下列问题：

（1）已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol

N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H=﹣92.4kJ/mol

2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=﹣483.6kJ/mol

写出氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气的热化学方程式为          ．

（2）N₂O₅是一种新型硝化剂，其性质和制备受到人们的关注．现以H₂、O₂、熔融盐Na₂CO₃组成的燃料电池，采用电解法制备N₂O₅，装置如图所示，其中Y为CO₂．写出石墨I电极上发生反应的电极反应式         ．

在电解池中生成N₂O₅的电极反应式为                 ．

（3）以甲醇燃料电池为电源，用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，每消耗0.2mol CH₃OH，阴极产生标况下气体的体积为          L．

（4）在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g），其化学平衡常数K与温度t的关系如下表：

t/K	298	398	498	…
K/（mol•L^﹣1）^2	4.1×10^6	K1	K2	…

完成下列问题：

①已知该反应能够自发进行，试比较K₁、K₂的大小：K₁          K₂（填“＞”、“=”或“＜”）；

②在同温同压时判断该反应达到化学平衡状态的依据是          （填序号）；

A．2v（H₂）_（正）=3v（NH₃）_（逆）

B．2v（N₂）_（正）=v（H₂）_（逆）

C．容器内压强保持不变

D．混合气体的密度保持不变

（5）盐酸肼（N₂H₆Cl₂）是一种重要的化工原料，属于离子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理与NH₄Cl类似．

①写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式           ；

②盐酸肼水溶液中离子浓度的排列顺序不正确的是           （填序号）．

A．c（Cl^﹣）＞c（N₂H₆²⁺）＞c（OH^﹣）＞c（H⁺）

B．c（Cl^﹣）＞c（[N₂H₅•H₂O⁺]）＞c（H⁺）＞c（OH^﹣）

C．2c（N₂H₆²⁺）+c（[N₂H₅•H₂O]⁺）+c（H⁺）=c（Cl^﹣）+c（OH^﹣）

D．c（N₂H₆²⁺）＞c（Cl^﹣）＞c（H⁺）＞c（OH^﹣）

Answer

（1）4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）△H=﹣905.0kJ/mol；

（2）H2+CO32﹣﹣2e﹣=CO2+H2O；N2O4+2HNO3﹣2e﹣=2N2O5+2H+；

（3）13.44；（4）①＞；②AC；

（5）①N2H62++H2O[N2H5•H2O]++H+；

②BCD．

【解析】（1）N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol ①

N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=﹣92.4kJ/mol ②

2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=﹣483.6kJ/mol ③

由盖斯定律①×2﹣②×2+③×3得：4NH3（g）+5O2（g）═4NO（g）+6H2O（g）△H=905.0kJ/mol；

（2）燃料原电池中，负极上燃料失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为H2+CO32﹣﹣2e﹣=CO2+H2O；N2O5中氮元素的化合价是+5价，而硝酸中氮元素也是+5价．因此应该在左侧生成N2O5，即在阳极区域生成，据电极反应离子放电顺序可知：阴极发生2H++2e﹣=H2↑的反应，则阳极为N2O4+2HNO3﹣2e﹣=2N2O5+2H+．

（3）用该电池作电源，用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O，每消耗0.2mol CH3OH，转移电子1.2mol，阴极电极反应为2H++2e﹣=H2↑，产生标况下气体的体积=0.6mol×22.4L/mol=13.44L；

（4）①该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，生成物浓度减小，反应物浓度增大，所以K1＞K2，故答案为：＞；

②A、不同物质的正逆反应速率之比等于其计量数之比是平衡状态，能证明正逆反应速率相等，故A正确；

B、不同物质的正逆反应速率之比等于其计量数之比是平衡状态，2v（N2）（正）=v（H2）（逆）不是平衡状态，故B错误；

C、容器内压强不变，气体的物质的量不变，该反应达平衡状态，故C正确；

D、如果是在密闭容器中反应，质量不变，体积不变，密度始终不变，故D错误；

（5）①因水解与NH4Cl类似，则N2H62+水解结合H2O电离生成的OH﹣，则水解离子反应为N2H62++H2O⇌[N2H5•H2O]++H+，

（2）A．由盐酸肼的化学式为N2H6Cl2，则c（Cl﹣）＞c（N2H62+），又水解显酸性，则c（H+）＞c（OH﹣），由水解的程度很弱，则c（N2H62+）＞c（H+），即离子浓度的大小关系为c（Cl﹣）＞c（N2H62+）＞c（H+）＞c（OH﹣），故A正确；

B．由水解方程式N2H62++H2O⇌[N2H5•H2O]++H+，可知c（[N2H5•H2O+]）=c（H+），故B错误；

C．根据电荷守恒可得：2c（N2H62+）+c（[N2H5•H2O+]）+c（H+）=c（Cl﹣）+c（OH﹣），故C错误；

D．根据A可知显然D错误，故D错误；故答案为：BCD．