Question

工業(yè)上利用N₂和H₂可以合成NH₃，NH₃又可以進(jìn)一步制備聯(lián)氨（N₂H₄）等．
（1）火箭常用N₂H₄作燃料，N₂O₄作氧化劑．已知：
     N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=67.7kJ?mol^-1
     N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ?mol^-1
     NO₂（g）?

1

2

N₂O₄（g）△H=--26.35kJmol^-1
試寫出氣態(tài)聯(lián)氨在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式：

 

．
（2）聯(lián)氨--空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%～30%的氫氨化鉀溶液．該電池放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為

 

．
（3）在300℃時(shí)，改變起始反應(yīng)物中氫氣的物質(zhì)的量對反應(yīng)N₂（g）+2H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0的影響如圖所示．
①請?jiān)趫D中畫出400℃時(shí)對應(yīng)的圖象．
②在a、b、c三點(diǎn)中，H₂的轉(zhuǎn)化率最高的是

 

（填字母）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以合適的系數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訙p，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的加減；
（2）燃料電池的正極是燃料空氣中的氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，即O₂ +4e^-+2H₂O=4OH^-；
（3）①溫度對化學(xué)平衡移動(dòng)的影響，升高溫度化學(xué)平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)氨氣的平衡百分含量減少；
②化學(xué)平衡轉(zhuǎn)化率的考查，對多種物質(zhì)參加反應(yīng)，改變其中一種物質(zhì)，對另一物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的影響．

解答：解：（1）已知：①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ?mol^-1
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ?mol^-1
③NO₂（g）?

1

2

N₂O₄（g）△H=-26.35kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，②×2-①-③×2得2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g），
故△H=2×（-534.0kJ?mol^-1）-67.7kJ?mol^-1-2×（-26.35kJ?mol^-1）=-1083kJ?mol^-1，
故熱化學(xué)方程式為2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083kJ?mol^-1，
故答案為：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083kJ?mol^-1；
（2）燃料電池的正極是燃料空氣中的氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，1mol氧氣得到4mol電子，結(jié)合2mol電子生成4molOH^-，故答案為：O₂ +4e^-+2H₂O=4OH^-；
（3）①正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以當(dāng)溫度升高時(shí)氨氣的含量降低，故圖象為，故答案為：．
②在可逆反應(yīng)A+B?C中增加一種反應(yīng)物A的量，等于提高另一種反應(yīng)物B的轉(zhuǎn)化率，而A本身的轉(zhuǎn)化率反而降低，所以氫氣的量越小，H₂的轉(zhuǎn)化率最高，故答案為：a．

點(diǎn)評：本題考查利用蓋斯定律進(jìn)行反應(yīng)熱計(jì)算、燃料電池電極反應(yīng)方程式的書寫，以及化學(xué)平衡原理的考查，也體現(xiàn)了利用所學(xué)課本知識能夠?qū)W以致用，該題基礎(chǔ)性強(qiáng)，難度中等，注意電極反應(yīng)式的書寫，為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)．