Question

氨和肼（N₂H₄）是氮的兩種常見氫化物，在科學技術和生產中有重要的應用．
（1）T業(yè)上從氨制備硝酸的主要工藝流程是

 

（以化學方程式表示）．
（2）工業(yè)生產尿素的原理是以NH₃和CO₂為原料合成尿素[CO（NH₂）₂]，反應的化學方程式為2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l），該反應的平衡常數和溫度關系如下：

T/℃	165	175	185	195
K	111.9	7.1	50.6	3.8

①焓變AH（填“＞”、“＜”或“一”）

 

．
②在一定溫度和壓強下，若原料氣中的NH₃和CO₂的物質的量之比（氨碳比）

n(NH3)

n(CO2)

=x，如圖是氨碳比（x）與CO₂平衡轉化率（a）的關系．a隨著x增大而增大的原因是

 

．
③上圖中的B點處，NH₃的平衡轉化率為

 

．
（3）NH₃與NaClO反應可得到肼（N₂H₄），該反應的化學方程式為

 

．
（4）肼性質與氨氣相似，易溶于水，可發(fā)生如下電離過程：
Ⅰ．N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-
Ⅱ．N₂H₅⁺+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-
①常溫下，某濃度N₂H₆Cl₂溶液的pH為4，則該溶液中由水電離產生的C（H⁺）為

 

．
②已知在相同條件下過程I的進行程度大于N₂H₅⁺的水解程度．常溫下，若0.2mol/L N₂H₄溶液與0.1mol/L HCl溶液等體積混合，則溶液中N₂H₅⁺、Cl^-、OH^-、H⁺離子濃度由大到小的順序為

 

．
（5）發(fā)射火箭時，肼（N₂H₄）為燃料，過氧化氫作氧化劑，兩者反應生成氮氣和氣態(tài)水．已知1.6g N₂H₄（l）在上述反應中放出64.22kJ的熱量，該反應的熱化學方程式為

 

．
（6）肼--空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時，負極的反應式

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,熱化學方程式,化學電源新型電池,化學平衡的計算,pH的簡單計算

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電離平衡與溶液的pH專題,電化學專題

分析：（1）氨氣催化氧化生成NO，NO氧化生成NO₂，NO₂與水反應生成硝酸；
（2）①依據平衡常數隨溫度變化分析判斷反應吸熱放熱；
②增大反應物濃度，平衡正向進行；
③依據x含義和圖象數據分析結合化學方程式換算氨氣轉化率；
（3）NH₃與NaClO反應可得到肼（N₂H₄），N元素的化合價升高，故還生成氯化鈉與水；
（4）①N₂H₆C1₂類比銨鹽，離子水解促進了水的電離，溶液中的氫離子就是水電離的；
②N₂H₄的電離大于N₂H₅⁺離子的水解；
（5）1.6g 液態(tài)肼和足量雙氧水反應生成氮氣和水蒸氣時放出64.22kJ的熱量，1mol液態(tài)肼放出的熱量為64.22kJ×

1mol

1.6g 32g/mol

=1284.4kJ，結合熱化學方程式書寫原則進行書寫；
（6）從作為燃料電池時，負極發(fā)生氧化反應的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂．

解答： 解：（1）氨氣催化氧化生成NO，其反應為：4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O，NO氧化生成NO₂，其反應為：2NO+O₂=2NO₂，NO₂與水反應生成硝酸，其反應為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案為：4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O，2NO+O₂=2NO₂，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（2）①平衡常數隨溫度升高減小，說明正反應為放熱反應，△H＜0，故答案為：＜；      
②2NH₃ （g）+CO₂ （g）?CO（NH₂）₂ （l）+H₂O （l），圖象分析判斷，增大氨氣濃度平衡正向進行，
故答案為：增大氨氣的濃度，提高二氧化碳的轉化率；      
③B點處x=4，原料氣中的NH₃和CO₂的物質的量之比為4，二氧化碳轉化率為64%，假設氨氣為4mol，二氧化碳為1mol，則反應的二氧化碳為0.64mol，
依據化學方程式2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）反應的氨氣為1.28mol，
NH₃的平衡轉化率=

1.28mol

4mol

×100%=32%；
故答案為：32%；
（3）NH₃與NaClO發(fā)生氧化還原反應可得到肼（N₂H₄）、氯化鈉和水，所以該反應的化學方程式為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O，
故答案為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（4）①N₂H₆C1₂溶液的pH為4，N₂H₆²⁺離子結合了水電離的氫氧根離子，促進了水的電離，溶液中氫離子來自水的電離，故該溶液中由水電離產生的c（H⁺）=10^-PH=1×10^-4mol/L；
故答案為：1×10^-4mol/L；
②0.2mol/L N₂H₄溶液與0.1mol/L HCl溶液等體積混合，變成了等物質的量的N₂H₅Cl和N₂H₄的混合液，由于N₂H₄的電離大于N₂H₅⁺離子的水解，故溶液中c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-），溶液顯示堿性，所以溶液中離子濃度順序為c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
故答案為：c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（5）1.6g 液態(tài)肼和足量雙氧水反應生成氮氣和水蒸氣時放出64.22kJ的熱量，1mol液態(tài)肼放出的熱量為64.22kJ×

1mol

1.6g 32g/mol

=1284.4kJ，
該反應熱化學方程式為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1284.4kJ/mol，
故答案為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1284.4kJ/mol；
（6）肼一空氣燃料堿性電池中，負極上肼失電子和氫氧根離子反應生成水和氮氣，電極反應式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂，
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O．

點評：本題考查了方程式的書寫、電極反應的書寫、化學平衡的影響因素、化學平衡常數以及熱化學方程式的書寫等，題涉及的知識點較多，綜合性較強，側重于考查學生對知識點綜合運用能力，題目難度中等．