Question

氨和肼(N₂H₄)既是一种工业原料，又是一种重要的化工产品。

（1）等物质的量的氨和肼分别与足量的二氧化氮反应，产物为氮气和水。则转移电子数目之比为_______。

（2）肼在一定条件下可发生分解反应：3N₂H₄(g) N₂(g)+4NH₃(g)，己知断裂1mol N―H、N―N、N≡N分别需要吸收能量390.8kJ、193 kJ、946 kJ。则该反应的反应热△H=______kJ/mol。

（3）氨的催化氧化过程主要有以下两个反应：

(i)4NH₃(g)+5O₂(g) 4NO(g)+6H₂O(g)     △H=-905.5kJ/mol

(ii)4NH₃(g)+3O₂(g)2N₂(g)+6H₂O(g)     △H=-1267 kJ/mol

①一定温度下，在2L密闭容器中充入10/3mol NH₃与3mol O₂发生反应(ii)，达到平衡后测得容器中NH₃的物质的量为2mol；则反应(ii)的化学平衡常数K=_________；维持温度和体积不变，向反应(ii)中再充入10/3mol NH₃与3mol O₂，达平衡后，N₂(g)的体积分数将__________（填变大、变小、不变）。

②测得温度对NO、N₂产率的影响如下图所示。下列说法错误的是_________。

A．升高温度，反应(i)和(ii)的平衡常数均增大

B．840 ℃后升高温度，反应(i)的正反应速率减小，反应(ii)的正反应速率增大

C．900℃后，NO产率下降的主要原因是反应(i)平衡逆向移动

D．800℃左右时，氨的催化氧化主要按照反应(i)进行

（4）N₂H₄-O₂燃料电池是一种高效低污染的新型电池，其结构如图所示：

a极的电极反应方程式为______________；    b极的电极反应为____________________。

Answer

3：4 -367 1/9 变小 AB N2H4 -4e-+4OH-=N2+4H2O O2+4e-+2H2O=4OH-

【解析】（1）氨和肼(N2H4)中氮元素化合价分别是－3价和－2价，氮气中氮元素是0价，则等物质的量的氨和肼分别与足量的二氧化氮反应，产物为氮气和水，转移电子数目之比为3：4。（2）反应热等于断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，则该反应的反应热△H=(3×4×390.8 +3×193－946－4×3×90.8)kJ/mol＝-367kJ/mol。（3）①根据方程式可知

4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)

起始浓度（mol/L） 5/3 1.5 0 0

转化浓度（mol/L） 2/3 0.5 1/3 1

平衡浓度（mol/L） 1 1 1/3 1

所以化学平衡常数K=

维持温度和体积不变，向反应(ii)中再充入10/3mol NH3与3mol O2，相当于增大压强，平衡向体积减小的逆反应方向进行，达平衡后，N2(g)的体积分数将变小。②A．反应均是放热反应，升高温度，反应(i)和(ii)的平衡常数均减小，A错误；B．840 ℃后升高温度，正反应速率均增大，B错误；C．900℃后，NO产率下降的主要原因是反应(i)平衡逆向移动，C正确；D．800℃左右时NO含量最高，氮气含量很小，说明氨的催化氧化主要按照反应(i)进行，D正确，答案选AB。（4）a极生成氨气，说明肼失去电子发生氧化反应，电极反应方程式为N2H4 -4e-+4OH-=N2+4H2O；b极是阴极，氧气得到电子，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。