Question

11．氨分解產(chǎn)生的氫氣可作為燃料供給氫氧燃料電池，這是極具吸引力的燃料電池供氫方法．
（l）已知：1molH一H鍵、lmo1N一H鍵、1molN≡N鍵斷裂時(shí)分別需要吸收436kJ、39IkJ、946kJ的能量，則氨分解反應(yīng)2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的焓變△H=+92kJ/mol．
（2）向體積均為2L的容器A和B中同時(shí)分別充入2molNH₃（兩容器裝有催化劑）發(fā)生上述反應(yīng)．在反應(yīng)過(guò)程中，A 保持溫度和容積不變；B 保持溫度和壓強(qiáng)不變．
①反應(yīng)2分鐘后，A容器內(nèi)壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的1.2倍，則2分鐘內(nèi)用氨氣表示的平均反應(yīng)速率為0.1mol/（L•min）．
②如圖1為A容器中NH₃的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的α（NH₃）一t曲線，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出B容器中相應(yīng)α（NH₃）一t 曲線的示意圖，并簡(jiǎn)要說(shuō)明理由B容器體積增大，反應(yīng)過(guò)程中壓強(qiáng)較A小，反應(yīng)速率慢，平衡正向移動(dòng)，NH₃轉(zhuǎn)化率大．

（3）利用如圖2實(shí)驗(yàn)裝置可以合成氨，鈀電極B 的電極反應(yīng)式為N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃．
（4）室溫時(shí)，將c mol/L HF溶液與0.01mol/L NaOH 溶液等體積混合，反應(yīng)后溶液呈中性，則HF的電離常數(shù)K_α=$\frac{1{0}^{-9}}{c-0.01}$（請(qǐng)用含c的代數(shù)式表示）．
（5）肼（N₂H₄）的性質(zhì)類(lèi)似于NH₃，可與水反應(yīng)生成一種二元弱堿N₂H₄•2H₂O，其水溶液顯示堿性的原因是_N₂H₄•2H₂O?[N₂H₅•H₂O]⁺+OH^-_（用電離方程式表示）．

Answer 1

分析 （1）熱化學(xué)方程式中，反應(yīng)熱=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，據(jù)此計(jì)算反應(yīng)焓變；
（2）①依據(jù)題干條件和三行計(jì)算得到，氣體壓強(qiáng)之比等于化學(xué)方程式氣體計(jì)量數(shù)之比，計(jì)算得到消耗氨氣物質(zhì)的量，反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算得到；
②B 保持溫度和壓強(qiáng)不變，隨反應(yīng)進(jìn)行氣體壓強(qiáng)減小，體積縮小所以反應(yīng)過(guò)程中B中壓強(qiáng)始終比A中壓強(qiáng)大，達(dá)到平衡所需時(shí)間短，平衡正向移動(dòng)，NH₃轉(zhuǎn)化率大，氨氣含量少于A；
（3）利用如圖2實(shí)驗(yàn)裝置可以合成氨，反應(yīng)總方程式為N₂+3H₂?2NH₃，反應(yīng)中N元素化合價(jià)降低，被還原，應(yīng)為電解池陰極反應(yīng)，電極方程式為N₂+6e^-+6H⁺═2NH₃，H元素化合價(jià)升高，被氧化，應(yīng)為電解池陽(yáng)極反應(yīng)，電極方程式為H₂-2e^-=2H⁺，以此解答該題；
（4）呈中性則c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，c（Na⁺）=c（F^-）=0.005mol/L，以此計(jì)算；
（5）根據(jù)一水合氨電離方式書(shū)寫(xiě)N₂H₄•2H₂O電離方程式．

解答 解：（1）1molH一H鍵、lmo1N一H鍵、1molN≡N鍵斷裂時(shí)分別需要吸收436kJ、39IkJ、946kJ的能量，則氨分解反應(yīng)2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的焓變△H=6×39IkJ/mol-3×436kJ/mol-946kJ/mol=+92kJ/mol，
故答案為：+92kJ/mol；
（2）①反應(yīng)2分鐘后，A容器內(nèi)壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的1.2倍，氣體壓強(qiáng)之比為化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，設(shè)生成氮?dú)馕镔|(zhì)的量為x，則
              2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）
起始量（mol）   2        0       0
變化量（mol）   2x        x      3x
2min末（mol/L） 2-2x     x       3x
$\frac{2-2x+x+3x}{2}$=1.2
x=0.2mol
2分鐘內(nèi)用氨氣表示的平均反應(yīng)速率=$\frac{\frac{0.2×2mol}{2L}}{2min}$=0.1mol/L•min，
故答案為：0.1；
②B 保持溫度和壓強(qiáng)不變，隨反應(yīng)進(jìn)行氣體壓強(qiáng)減小，體積縮小所以反應(yīng)過(guò)程中B中壓強(qiáng)始終比A中壓強(qiáng)大，達(dá)到平衡所需時(shí)間短，平衡正向移動(dòng)，NH₃轉(zhuǎn)化率大，氨氣含量少于A，據(jù)此畫(huà)出變化圖象為：，
故答案為：；B容器體積增大，反應(yīng)過(guò)程中壓強(qiáng)較A小，反應(yīng)速率慢，平衡正向移動(dòng)，NH₃轉(zhuǎn)化率大；
（3）利用如圖2實(shí)驗(yàn)裝置可以合成氨，反應(yīng)總方程式為N₂+3H₂?2NH₃，反應(yīng)中N元素化合價(jià)降低，被還原，應(yīng)為電解池陰極反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為：N₂+6e^-+6H⁺═2NH₃，
故答案為：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃；
（4）呈中性則c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，c（Na⁺）=c（F^-）=0.005mol/L，所以用含c的代數(shù)式表示HF的電離常數(shù)K_a=$\frac{c（{H}^{+}）c（{F}^{-}）}{c（HF）}$=$\frac{1{0}^{-7}×0.005}{\frac{c}{2}-0.005}$=$\frac{1{0}^{-9}}{c-0.01}$故答案為：$\frac{1{0}^{-9}}{c-0.01}$；
（5）肼（N₂H₄）的性質(zhì)類(lèi)似于NH₃，極易溶于水，與水反應(yīng)生成一種二元弱堿N₂H₄•2H₂O，該二元弱堿電離，電離方程式為：N₂H₄•2H₂O?[N₂H₅•H₂O]⁺+OH^-，
故答案為：N₂H₄•2H₂O?[N₂H₅•H₂O]⁺+OH^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了反應(yīng)熱的有關(guān)計(jì)算、反應(yīng)熱與化學(xué)鍵鍵能的關(guān)系、化學(xué)平衡的有關(guān)知識(shí)，涉及化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，圖象繪制和理解是解題關(guān)鍵，題目難度中等．