Question

氨、肼（N₂H₄）和疊氮酸都是氮元素的重要氫化物．

（1）氨可用于制造氮肥、硝酸等．
①合成氨工業(yè)中，“造氣”有關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：
C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₁=+131.4kJ?mol^-1
C（s）+2H₂O（g）=CO₂（g）+2H₂（G）△H₂=+90.2kJ?mol^-1
CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₃
則△H₃=

 

．
②在一密閉容器中，加入物質(zhì)的量之比為1：3的N₂與H₂，在不同溫度、壓強下測得平衡體系中NH₃的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如圖1所示．則溫度為400℃、壓強為500×10⁵ Pa時，H₂的平衡轉(zhuǎn)化率最接近

 

（填序號）．
A.89%    B.75%
C.49%    D.34%
③實際生產(chǎn)中，合成氨的溫度一般控制在400～500℃，選擇該溫度范圍的理由是

 

．
④飲用水氯化消毒時若水中含有氨則會產(chǎn)生氯胺（NH₂Cl、NHCl₂等），氯胺水解緩慢釋放出HClO，有良好的消毒效果．圖2是飲用水氯化消毒時有關(guān)成分的含量與pH的關(guān)系．下列說法正確的是

 

（填序號）．
A．HCIO在20℃的電離程度一定大于0℃的電離程度
B．pH越大，消毒效果越好
C．用NH₂Cl消毒時，平衡NH₂Cl+H₂O?NH₃+HClO向右移動
（2）肼可用于火箭燃料、制藥原料等．
①次氯酸鈉與過量的氨反應(yīng)可以制備肼，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
②一種肼燃料電池的工作原理如圖3所示．該電池工作時負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．
③肼與亞硝酸（HNO₂）反應(yīng)可生成疊氮酸．8.6g疊氮酸完全分解可放出6.72L氮氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則疊氮酸的分子式為

 

．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱；
②從圖中找出此條件下的氨氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)三段式進(jìn)行計算；
③選擇適宜的溫度，保障反應(yīng)速率和限度較大；
④A．從圖象可看出次氯酸的電離度與溫度的關(guān)系；
B．從圖象可看出pH與次氯酸濃度的關(guān)系；
C．由題給信息得出結(jié)論；
（2）①次氯酸鈉與過量的氨反應(yīng)制備肼，依據(jù)反應(yīng)物和生成物，結(jié)合原子守恒寫出化學(xué)方程式；
②在堿性電解質(zhì)中肼失去電子生成氮氣和水；
③根據(jù)數(shù)據(jù)計算出N、H的個數(shù)比，進(jìn)而寫出化學(xué)式．

解答：解：（1）①C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₁=+131.4kJ?mol^-1
②C（s）+2H₂O（g）=CO₂（g）+2H₂（G）△H₂=+90.2kJ?mol^-1
反應(yīng)②減去反應(yīng)①得反應(yīng)③CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₃
所以，△H_3⁼△H₂-△H₁=90.2kJ?mol^-1-131.4kJ?mol^-1=-41．kJ?mol^-1
故答案為：-41.2kJ?mol^-1；
②從圖中可看出，在溫度為400℃、壓強為500×10⁵ Pa時，氨氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.606
設(shè)氫氣的轉(zhuǎn)化率為x，則
      N₂ +3H₂ =2NH₃
起始  1     3     0
轉(zhuǎn)化  x    3x     2x
平衡  1-x 3-3x    2x

2x

(1-x)+(3-3x)+2x

=0.606 
解得：x≈0.75；
故答案為：B；
③合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度太高，NH₃物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)降低；溫度太低，反應(yīng)速率太慢；
此400-500℃溫度范圍內(nèi)，催化劑活性最高，為保障反應(yīng)速率和限度較大、催化劑的活性大，要選擇適宜的溫度400-500℃；
故答案為：溫度太高，NH₃物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)降低；溫度太低，反應(yīng)速率太慢；此溫度范圍內(nèi)，催化劑活性最高；
④A．從圖象可看出，在20℃時次氯酸的含量大于0℃次氯酸的含量，故20℃時次氯酸的電離小于0℃次氯酸的電離，故A錯誤；
B．從圖象可看出pH與次氯酸濃度的關(guān)系：pH越大，次氯酸的濃度越小，所以消毒效果越差，故B錯誤；
C．由題給信息可知，氯胺水解緩慢釋放出HClO，有良好的消毒效果，所以平衡右移，故C正確；
故選C；
（2）①次氯酸鈉與過量的氨反應(yīng)制備肼，氨氣被氧化為肼，本身被還原為氯離子，
結(jié)合原子守恒配平寫出化學(xué)方程式為：NaClO+2NH₃═N₂H₄+NaCl+H₂O；
故答案為：NaClO+2NH₃═N₂H₄+NaCl+H₂O；
②在堿性電解質(zhì)中肼失去電子生成氮氣和水，電極反應(yīng)為N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O；
故答案為：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O；
③8.6g疊氮酸完全分解可放出6.72L氮氣，可知8.6g疊氮酸中含N的物質(zhì)的量為：

6.72L

22.4L/mol

×2=0.6mol，
含H的物質(zhì)的量為：

8.6g-0.6mol×14g/mol

1g/mol

=0.2mol，n（N）：n（H）=0.6：0.2=3：1，所以疊氮酸的分子式為HN₃；
故答案為：HN₃．

點評：本題考查了蓋斯定律的計算、反應(yīng)條件的選擇、平衡的計算及方程式、電極反應(yīng)式的書寫、推斷分子式，難度適中．本題所給圖表較多，要正確分析利用圖表信息．