Question

2013年12月15日4時搭載長征系列火箭的“玉兔號”順利駛抵月球表面，實現(xiàn)了五星紅旗耀月球的創(chuàng)舉。火箭升空需要高能燃料，通常用肼（N2H4）作燃料，N2O4做氧化劑。請回答下列問題：

（1）已知：N2(g) + 2O2(g) == 2NO2(g)????????????????? ΔH= + 67.7kJ·mol-1

N2H4(g) + O2（g）== N2(g) + 2H2O(g)????? ΔH= - 534.0kJ·mol-1

2NO2(g) N2O4（g）????????????? ΔH= - 52.7kJ·mol-1

寫出氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學方程式：?????????????????????????????????? ；

（2）工業(yè)上用次氯酸鈉與過量的氨氣反應制備肼，該反應的化學方程式為：???????????????????????????????????? ；

（3）工業(yè)上可以用下列反應原理制備氨氣：

2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)?? ΔH= Q kJ·mol-1

①已知該反應的平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系如圖，則此反應的 Q ?????? 0 （填“＞”“＜”或“=”）。

②若起始加入氮氣和水，15分鐘后，反應達到平衡，此時NH3的濃度為0.3mol/L，則用氧氣表示的反應速率為??????????? 。

③常溫下，如果上述反應在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當反應達到平衡時， ???????? （選填編號）.

A．容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化????

B．v（N2）/v（O2）=2∶3

C．容器中氣體的密度不隨時間而變化

D．通入稀有氣體能提高反應的速率

E．若向容器中繼續(xù)加入N2，N2的轉(zhuǎn)化率將增大

（4）最近華南理工大提出利用電解法制H2O2并以此處理廢氨水，裝置如圖。

①為不影響H2O2的產(chǎn)量，需要向廢氨水加入適量硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，則所得廢氨水溶液中c(NH4+) ?????? c(NO3-)（填“＞”“＜”或“=”）；

②Ir—Ru惰性電極有吸附O2作用，該電極的電極反應為????????????????????? ；

③理論上電路中每轉(zhuǎn)移3mol電子，最多可以處理NH3·H2O的物質(zhì)的量為???????????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1）2N2H4(g) + N2O4(g)=3N2(g) + 4H2O(g)? ΔH=－1083.0 kJ·mol-1 （3分）

（2）NaClO + 2 NH3 =N2H4 + NaCl + H2O? （2分）

（3）① ＞（2分）② 0.015mol·L-1·min-1 （2分）

③ ABC（3分，少選一個扣1分，錯選不得分）

（4）①＜?????? ②O2+2H++2e- =H2O2???????? ③1mol （毎空各2分）

【解析】

試題分析：（1）①N2（g）+2O2（g）═2NO2（g）△H=+67.7kJ?mol-1

②N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g）△H=-534.0kJ?mol-1

③2NO2（g）═N2O4（g）△H=-52.7kJ?mol-1

依據(jù)蓋斯定律②-（①+③）得到2N2H4（g）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-1 083.0 kJ?mol-1。

（2）次氯酸鈉與過量的氨反應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方程式為：NaClO+2NH3═N2H4+NaCl+H2O

（3）①根據(jù)圖中曲線可以看出，隨著溫度升高，平衡常數(shù)K逐漸增大，說明溫度升高，平衡向正反應方向移動，?H>0。

②v(O2)=3/4v(NH3)=3/4×0.3mol/L÷15min= 0.015mol·L-1·min-1 。

③A、當反應達到平衡時，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，所以容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化，正確；B、化學反應速率之比等于系數(shù)之比，所以v（N2）/v（O2）=2∶3，正確；C、當反應達到平衡時，氣體的質(zhì)量和體積不再變化，所以容器中氣體的密度不隨時間而變化，正確；D、因為密閉容器的體積保持不變，所以通入稀有氣體，原氣體濃度不變，則反應速率不變，錯誤；E、若向容器中繼續(xù)加入N2，N2的轉(zhuǎn)化率將減小，錯誤。

（4）①，根據(jù)電荷守恒可得：c(NH4+)+c(H+)=C(NO3?)+c(OH?)，因為溶液的pH為5，則c(H+)>c(OH?)，所以c(NH4+)<c(NO3?)。

②因為溶液的pH為5，含有較多H+，根據(jù)題意和圖可知O2在H+存在的情況下得電子生成H2O2，電極方程式為：O2+2H++2e- =H2O2

③根據(jù)示意圖可知NH3·H2O被氧化為N2，根據(jù)化合價的變化，NH3·H2O ~ 3e?，所以理論上電路中每轉(zhuǎn)移3mol電子，最多可以處理NH3·H2O的物質(zhì)的量為1mol。

考點：本題考查熱化學方程式的書寫、化學方程式和電極方程式的書寫、化學反應速率和化學平衡、電解原理、離子濃度比較、電子轉(zhuǎn)移。