【題目】氨和肼(N2H4)是氮的兩種常見化合物,在科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用;卮鹣铝袉(wèn)題:

(1)已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1

在恒溫、恒容的密閉容器中,合成氨反應(yīng)的各物質(zhì)濃度的變化曲線如圖所示。

① 計(jì)算在該溫度下反應(yīng)2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常數(shù)K=________。

② 在第25min末,保持其它條件不變,若將溫度降低,在第35min末再次達(dá)到平衡。在平衡移動(dòng)過(guò)程中N2濃度變化了0.5mol/L,請(qǐng)?jiān)趫D中畫出25-40minNH3濃度變化曲線。________

③ 已知:2N2(g)+6H2O(l) 4NH3(g)+3O2(g)△H=+1530.0KJ/mol則氫氣的熱值為_____。

(2)① N2H4是一種高能燃料具有還原性,通常用NaClO與過(guò)量NH3反應(yīng)制得,請(qǐng)解釋為什么用過(guò)量氨氣反應(yīng)的原因:__________

② 用NaClO與NH3 制N2H4的反應(yīng)是相當(dāng)復(fù)雜的,主要分為兩步:

已知第一步:NH3+ClO-=OH-+NH2Cl

請(qǐng)寫出第二步離子方程式:__________________

③ N2H4易溶于水,是與氨相類似的弱堿,己知其常溫下電離常數(shù)K1=1.0×10-6,常溫下,將0.2 mol/L N2H4·H2O與0.lmol/L,鹽酸等體積混合(忽略體積變化)。則此時(shí)溶液的PH等于________(忽略N2H4的二級(jí)電離)。

【答案】 6.75 142.9 kJ ·gˉ1 過(guò)量的NaClO可能將N2H4氧化為N2(合理即可) NH3+NH2Cl+OHN2H4+Cl+H2O 8

【解析】(l) 圖中A與C的變化濃度之比為3:1,即A為H2,C為N2,B為NH3,平衡時(shí)c(H2)為3.0mol/L,c(N2)為1.0mol/L,c(NH3)為2.0mol/L,在該溫度下反應(yīng)2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常數(shù)K==6.75;

在第25min末,保持其它條件不變,因反應(yīng)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1正方向放熱,若將溫度降低,平衡正向移動(dòng),氨的濃度增大,NH3濃度變化曲線為;

已知:2N2(g)+6H2O(l) 4NH3(g)+3O2(g)H=+1530.0KJ/mol、N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1則[×2-]÷6可得H2(g) +O2(g)=H2O(l) ,ΔH=[(-92.4kJ·mol-1)×2-(+1530.0KJ/mol)]÷6=-285.8kJ ·molˉ1,即2g氫氣完全燃燒放出的熱量為285.8kJ ,則氫氣的熱值為142.9 kJ ·gˉ1

(2) NaClO有強(qiáng)氧化性,如果NaClO過(guò)量能將N2H4氧化為N2,則通常用NaClO與過(guò)量NH3反應(yīng)制N2H4,防N2H4被NaClO氧化;

NaClO與NH3制N2H4的總反應(yīng)是NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O,總離子反應(yīng)方程式為ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O,則第二步離子方程式可有總反應(yīng)離子方程減去第一步:NH3+ClO-=OH-+NH2Cl 得NH3+NH2Cl+OH=N2H4+Cl+H2O ;

若將0.2mo1L-1N2H4H2O溶液與0.1molL-1HCl溶液等體積混合,得到物質(zhì)的濃度相等N2H5C1和N2H4H2O,N2H5++H2ON2H4H2O+H+,c(H+)==mol/L=1×10-8mol/L,pH=8。

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(2) 已知反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=a kJ/mol。試根據(jù)表中所列鍵能數(shù)據(jù)估算a的數(shù)值:_________________。

(3)依據(jù)蓋斯定律可以對(duì)某些難以通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定的化學(xué)反應(yīng)的焓變進(jìn)行推算。已知:

C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) H1=-393.5kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)== 2H2O(I) H2=-571.6kJ·mol-1

2C2H2(g)+5O2(g)== 4CO2(g)+2H2O(I) H3 =-2599kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律,計(jì)算298K時(shí)由C(s,石墨)和H2(g)生成1mol C2H2(g)反應(yīng)的焓變:____________。

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