Question

10．回答下列关于氮元素的氢化物和氧化物的问题：
（1）氮元素原子的L层电子数为5，写出N₂的电子式；
（2）在一定温度和压强及催化剂的条件下，在2L密闭容器中，通入一定量的氮气和氢气，发生如下反应：
N₂+3H₂?2NH₃，开始时N₂的物质的量浓度为4mol•L^-1，2min后N₂的物质的量浓度为2mol•L^-1，则用N₂表示的反应速率为1mol/（L•min）； 2min时，NH₃物质的量为8mol．
（3）已知各破坏1mol N≡N键、H-H键和N-H键分别需要吸收的能量为946kJ、436kJ、391kJ．理论计算
1mol N₂（g）和3mol H₂（g）完全转化为2mol NH₃（g）的反应热△H=-92kJ•mol^-1；
（4）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），该反应的化学方程式为2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（5）肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N₂O₄反应生成N₂和水蒸气．
已知：①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（1）△H₁=-20.0kJ•mol^-1
②N₂H₄ （1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
写出肼和N₂O₄ 反应的热化学方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-873.4kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）氮元素为7号元素，原子的L层电子数为5，氮原子最外层有5个电子，氮原子之间形成三对共用电子对形成氮分子；
（2）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算，根据转化的氮气的物质的量结合方程式可计算出生成氨气的物质的量；
（3）化学反应中，化学键断裂吸收能量，形成新化学键放出能量，根据方程式计算，化学反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热，反之吸热，以此计算反应热并判断吸热还是放热；
（4）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），依据氧化还原反应化合价变化分析书写化学方程式：
（5）①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-195kJ?mol^-1
    ②N₂H₄（l）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
   根据盖斯定律：②×2-①得到肼和N₂O₄反应的化学方程，并据此计算反应热；

解答 解：（1）氮元素为7号元素，原子的L层电子数为5，氮原子最外层有5个电子，氮原子之间形成三对共用电子对形成氮分子，N₂的电子式为，
故答案为：5；；
（2）根据v=$\frac{△c}{△t}$可知，用N₂表示的反应速率为$\frac{4mol•L{\;}^{-1}-2mol•L{\;}^{-1}}{2min}$=1mol/（L•min），根据题意，转化的氮气的物质的量为（4mol•L^-1-2mol•L^-1）×2L=4mol，根据方程式可知生成氨气的物质的量为2×4mol=8mol，
故答案为：1mol/（L•min）；8mol；
（3）拆1molH-H键、1molN≡N、1molN-H键分别需要吸收的能量为436kJ、946kJ、391kJ，在反应N₂+3H₂?2NH₃中，断裂3mol H-H键，1mol N三N键共吸收的能量为：3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2mol NH₃，共形成6molN-H键，放出的能量为：6×391kJ=2346kJ，所以反应热△H=2254kJ•mol^-1-2346kJ•mol^-1=-92kJ•mol^-1，
故答案为：-92kJ•mol^-1；
（4）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），次氯酸钠做氧化剂，依据氧化还原反应的电子守恒和原子守恒写出该反应的化学方程式为：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；故答案为：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（5）①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-195kJ?mol^-1
    ②N₂H₄（l）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
   根据盖斯定律：②×2-①得到肼和N₂O₄反应的热化学方程为：2N₂H₄（l）++N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-873.4kJ/mol，
故答案为：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-873.4kJ/mol．

点评 本题考查了电子式的书写、反应速率的计算、反应热的计算、盖斯定律的应用等知识，题目难度中等，注意基础知识的灵活运用．