Question

氨和肼（N₂H₄）是氮的两种常见化合物，在科学技术和生产中有广泛应用。回答下列问题：

（1）已知：N₂(g)+3H₂(g) 2NH3(g)   ΔH＝-92.4kJ·mol^-1

在恒温、恒容的密闭容器中，合成氨反应的各物质浓度的变化曲线如图所示。

① 计算在该温度下反应2NH₃(g) N₂(g)+3H₂(g)的平衡常数K=________。

② 在第25min末，保持其它条件不变，若将温度降低，在第35min末再次达到平衡。在平衡移动过程中N₂浓度变化了0.5mol/L，请在图中画出25-40minNH₃浓度变化曲线。________

③ 已知：2N₂(g)+6H₂O(l) 4NH₃(g)+3O₂（g）△H=+1530.0KJ/mol则氢气的热值为_____。

（2）① N₂H₄是一种高能燃料具有还原性，通常用NaClO与过量NH₃反应制得，请解释为什么用过量氨气反应的原因：__________

② 用NaClO与NH₃ 制N₂H₄的反应是相当复杂的，主要分为两步：

已知第一步：NH₃+ClO^-=OH^-+NH₂Cl

请写出第二步离子方程式：__________________

③ N₂H₄易溶于水，是与氨相类似的弱碱，己知其常温下电离常数K1=1.0×10^-6，常温下，将0.2 mol/L N₂H₄·H₂O与0.lmol/L，盐酸等体积混合（忽略体积变化）。则此时溶液的PH等于________（忽略N₂H₄的二级电离）。

Answer

6.75 142.9 kJ ·gˉ1 过量的NaClO可能将N2H4氧化为N2（合理即可） NH3+NH2Cl+OH－＝N2H4+Cl－+H2O 8

【解析】(l)① 图中A与C的变化浓度之比为3:1，即A为H2，C为N2，B为NH3，平衡时c(H2)为3.0mol/L，c(N2)为1.0mol/L，c(NH3)为2.0mol/L，在该温度下反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常数K==6.75；

②在第25min末，保持其它条件不变，因反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝-92.4kJ·mol-1正方向放热，若将温度降低，平衡正向移动，氨的浓度增大，NH3浓度变化曲线为；

③ 已知：①2N2(g)+6H2O(l) 4NH3(g)+3O2(g)△H=+1530.0KJ/mol、②N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝-92.4kJ·mol-1则[②×2-①]÷6可得H2(g) +O2(g)=H2O(l) ，ΔH＝[(-92.4kJ·mol-1)×2-(+1530.0KJ/mol)]÷6=-285.8kJ ·molˉ1，即2g氢气完全燃烧放出的热量为285.8kJ ，则氢气的热值为142.9 kJ ·gˉ1；

(2)① NaClO有强氧化性，如果NaClO过量能将N2H4氧化为N2，则通常用NaClO与过量NH3反应制N2H4，防N2H4被NaClO氧化；

②NaClO与NH3制N2H4的总反应是NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O，总离子反应方程式为ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O，则第二步离子方程式可有总反应离子方程减去第一步：NH3+ClO-=OH-+NH2Cl 得NH3+NH2Cl+OH－＝N2H4+Cl－+H2O ；

③若将0.2mo1•L-1N2H4•H2O溶液与0.1mol•L-1HCl溶液等体积混合，得到物质的浓度相等N2H5C1和N2H4•H2O，N2H5++H2ON2H4•H2O+H+，c(H+)==mol/L=1×10-8mol/L，pH=8。