Question

16．氮元素的氫化物和氧化物在工業(yè)生產(chǎn)和國防建設中都有廣泛應用．請回答下列問題：
（1）NH₃與NaClO反應可得到肼（N₂H₄），該反應的化學方程式為：2NH₃+NaClO═N₂H₄+NaCl+H₂O．
（2）肼可作為火箭發(fā)動機的燃料，與氧化劑N₂O₄反應生成N₂和水蒸氣．已知：
①N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l）△H₁═-19.5kJ•mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H₂═-534.2kJ•mol^-1
寫出肼和N₂O₄（l）反應的熱化學方程式：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9KJ/mol．
（3）肼--空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時，負極反應式為：N₂H₄+4OH^--4e^-═4H₂O+N₂↑．
（4）氮的氧化物與懸浮在大氣中的海鹽粒子相互作用時，涉及如下反應：
（Ⅰ） 2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）  K₁△H₁＜0
（Ⅱ） 2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）   K₂△H₂＜0
①4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常數(shù)K=K₁²/K₂（用K₁、K₂表示）．
②為研究不同條件對反應（Ⅱ）的影響，在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl₂，10min時反應（Ⅱ）達到平衡．測得10min內(nèi)v（ClNO）=7.5×10^--3mol/（L•min），則平衡后n（Cl₂）=0.025mol，NO的轉(zhuǎn)化率α₁=75%．其他條件保持不變，反應（Ⅱ）在恒壓條件下進行，平衡時NO的轉(zhuǎn)化率α₂＞ α₁（填“＞”、“＜”或“=”），平衡常數(shù)K₂不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．若要使K₂減小，可采取的措施是升高溫度．

Answer 1

分析 （1）NH₃與NaClO反應可得到肼（N₂H₄），依據(jù)氧化還原反應化合價變化分析書寫化學方程式：
（2）依據(jù)蓋斯定律，結(jié)合題干熱化學方程式計算寫出；
（3）原電池反應中負極失電子發(fā)生氧化反應；
（4）①已知：Ⅰ、2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g），
Ⅱ、2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），
根據(jù)蓋斯定律①×2-②可得：4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g），則該反應平衡常數(shù)為①的平衡常數(shù)平方與②的商；
②測得10min內(nèi)v（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1，則△n（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1×10min×2L=0.15mol，由方程式計算參加反應NO、氯氣的物質(zhì)的量，進而計算平衡時氯氣的物質(zhì)的量、NO的轉(zhuǎn)化率；正反應為氣體物質(zhì)的量減小的反應，恒溫恒容下條件下，到達平衡時壓強比起始壓強小，其他條件保持不變，反應（Ⅱ）在恒壓條件下進行，等效為在恒溫恒容下的平衡基礎上增大壓強，平衡正向移動；平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變．

解答 解：（1）NH₃與NaClO反應可得到肼（N₂H₄），次氯酸鈉做氧化劑，依據(jù)氧化還原反應的電子守恒和原子守恒寫出該反應的化學方程式為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
故答案為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（2）①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ?mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律寫出肼和N₂O₄反應的熱化學方程：②×2-①得到：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9KJ/mol；
故答案為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9KJ/mol；
（3）肼一空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時，肼失電子被氧化發(fā)生負極反應，依據(jù)反應②寫出負極的反應式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（4）2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g） K₁ △H＜0 （I）
2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g） K₂ △H＜0 （II）
根據(jù)蓋斯定律，Ⅰ×2-Ⅱ可得：4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g），則該反應平衡常數(shù)K=K₁²/K₂，故答案為：K₁²/K₂；
②測得10min內(nèi)v（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1，則△n（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1×10min×2L=0.15mol，
由方程式可知，參加反應氯氣的物質(zhì)的量為0.15mol×$\frac{1}{2}$=0.075mol，故平衡時氯氣的物質(zhì)的量為0.1mol-0.075mol=0.025mol；
參加反應NO物質(zhì)的量為0.15mol，則NO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.15mol}{0.2mol}$×100%=75%；正反應為氣體物質(zhì)的量減小的反應，恒溫恒容下條件下，到達平衡時壓強比起始壓強小，其他條件保持不變，反應（Ⅱ）在恒壓條件下進行，等效為在恒溫恒容下的平衡基礎上增大壓強，平衡正向移動，NO轉(zhuǎn)化率增大，故轉(zhuǎn)化率α₂＞α₁；平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變，即平衡常數(shù)K₂ 不變，反應釋放熱量，所以若要使K₂減小，可采取的措施是升高溫度，
故答案為：0.025；75%；＞；不變；升高溫度．

點評 本題考查了熱化學方程式的書寫，蓋斯定律的應用，原電池的工作原理應用，電極反應的書寫方法、化學平衡計算與影響因素、化學平衡常數(shù)等，側(cè)重考查學生分析計算能力，需要學生具備扎實的基礎與靈活應用能力，題目難度不大．