Question

【题目】氮元素能够形成多种化合物。请回答下列问题：

（1）联氨(N2H4)在空气中迅速完全燃烧生成N2，同时放大量热，可作火箭的燃料。

已知:H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g) △H1=-241.8kJ/mol

N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) △H2=+50.6kJ/mol

H2O(g)= H2O(l) △H3=-44kJ/mol

则N2H4(l)在空气燃烧生成N2和气态水的热化学方程式为________________________。

（2）汽车尾气中的氮氧化物是形成酸雨的气体之一，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝（NO）原理，其脱硝机理示意图如下图。写出该脱硝原理总反应的化学方程式：___________________________。

（3）用活性炭还原法也可以处理氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH= a kJ/mol

在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下：

根据图表数据分析T1℃时：

①该反应在0-20min的平均反应速率v（NO）= _________ ；

②30min后，只改变某一条件，根据上表的数据判断改变的条件可能是 _________（填字母）。

A．通入一定量的CO2

B．加入合适的催化剂

C．适当缩小容器的体积

D．通入一定量的NO

E．加入一定量的活性炭

③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2:1:1，则a _____0（填“>”或“<”）。

（4）电解法合成氨因其原料转化率大幅度提高，有望代替传统的工业合成氨工艺。下图是一种电解法合成氨的装置图。则b电极上的电极反应式为__________________________。

（5）AgCl能溶于氨水，发生反应AgCl(s)+2NH3(aq) Ag(NH3)2+(aq) +Cl-(aq)，其平衡常数K=1.936×10-3。现用1L某浓度氨水（溶质视为NH3）完全溶解0.1molAgCl，所需氨水浓度至少为________。（写出表达式即可）

Answer 1

【答案】 N2H4(l)+ O2(g)== N2(g)+2H2O(g) △H=-534.2kJ/mol 6NO+3O2+2C2H44CO2+3N2+4H2O 0.030mol·L－1 ·min－1 CD < N2 + 3H2O + 6e- =2NH3 + 3O2- （+0.2） mol/L

【解析】(1)①H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g) △H1=-241.8kJ/mol，②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) △H2=+50.6kJ/mol，③H2O(g)= H2O(l) △H3=-44kJ/mol，根据盖斯定律，将①×2-②得：N2H4(l)+ O2(g)== N2(g)+2H2O(g) △H=(241.8kJ/mol)×2-(+50.6kJ/mol)=-534.2kJ/mol，故答案为：N2H4(l)+ O2(g)== N2(g)+2H2O(g) △H=-534.2kJ/mol；

(2)①图1可知，在催化剂的作用下，C2H4与NO、O2反应最终生成N2、CO2、H2O，反应总方程式为6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O，故答案为：6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O；

(3)①T1℃时，该反应在0-20min的平均反应速率v(NO)= =0.030molL-1min-1，故答案为：0.030molL-1min-1；

②A．通入一定量的CO2，平衡逆向移动，NO的浓度增大，但是氮气的浓度会减少，与题不符，故A错误；B．催化剂只改变化学反应速率，不改变化学平衡，故B错误；C．适当缩小容器的体积，反应前后体积不变，平衡状态物质浓度增大，故C正确；D．通入一定量的NO，新平衡状态下物质平衡浓度增大，故D正确；E．加入一定量的活性炭，碳是固体对平衡无影响，平衡不动，故E错误；故答案为：CD；

③30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比从为2：1：1，氮气和二氧化碳浓度之比始终为1：1，所以2：1＞4：3，说明平衡向逆反应方向移动，说明平衡向逆反应方向移动，达到新平衡时NO的转化率，说明逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应，故答案为：＜；

(4)阴极上氮气得电子生成氨气，电极方程式为：N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，故答案为：N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-；

(5)AgCl(s)+2NH3(aq) Ag(NH3)2+(aq) +Cl-(aq)，用1L某浓度氨水完全溶解0.1molAgCl，Ag(NH3)2+和Cl-的浓度均为0.1mol/L，根据K=1.936×10-3==解得平衡时=mol/L=mol/L，因此所需氨水浓度至少=mol/L+0.2 mol/L=(+0.2)mol/L，故答案为：(+0.2)mol/L。