Question

【题目】氨和肼(N2H4)都是氮元素的重要氢化物，在工农业生产、生活中有广泛应用。

（1）工业中常用以下反应合成氨：N2+3H22NH3 △H＜0。某实验室在三个不同条件的密闭容器中，分别加入浓度均为c（N2）=0.100mol/L，c（H2）=0.300mol/L进行反应时，N2的浓度随时间的变化如下图①、②、③曲线所示：

装罝③仅有一个反应条件与①不同，该条件为_______________，实验②平衡时H2的转化率为_____________；

（2）肼是一种具有强还原性的无色油状液体，可用作燃料。

①在火箭推进器中装有胼(N2H4)和液态H2O2，已知0.4mol液态N2H4和足量液态H2O2反应，生成气态N2和气态H2O，放出256.6kJ的热量。该反应的热化学方程式为_____________________________________________________。

②肼(N2H4)-空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质溶液是20%-30%的KOH溶液。已知肼在101kPa、25℃条件下的燃烧热为624kJ·mol-1，如果此燃料电池的能量转化率为50%，当消耗空气2.24L（已折算为标准状况下体积）时，则此电池产生的电能约为_________kJ。（假设空气中氧气的体积含量为20%，产物为液态水）

（3）肼又称“联氨”，为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似，肼第一步电离反应的平衡常数值为____________.（已知：N2H4+H+N2H5+ 的K=8.7×107；KW =1.0×10-14）

Answer 1

【答案】 （升高）温度 40% N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) △H=-641.5kJ·mol-1 6.24kJ

【解析】（1）③到达平衡的时间比①短，到达平衡时N2的浓度高于①，与①相比，平衡向逆反应方向移动，故③与①相比温度升高，即该条件为升高温度；实验②平衡时H2的转化率为α（H2）=×100%=×100%=40%；（2）①已知0.4mol液态N2H4和足量液态H2O2反应，生成气态N2和气态H2O，放出256.6kJ的热量，则1mol液态N2H4和足量液态H2O2反应，生成气态N2和气态H2O，放出641.5kJ的热量，该反应的热化学方程式为：N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) △H=-641.5kJ·mol-1；②根据热化学方程式：N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-624kJ/mol，消耗标准状况下的空气2.24L（假设空气中氧气体积含量为20%）时，即消耗氧气是0.02mol，此燃料电池的能量转化率为50%时，电池产生的电能为624kJ×0.02×50%=6.24kJ；（3）联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似，则联氨第一步电离的方程式为N2H4+H2ON2H5++OH-,已知：N2H4+H+N2H5+的K=8.7×107；KW=1.0×10-14，平衡常数K=8.7×107×1.0×10-14=8.7×10-7 。