题目内容
【题目】（一）检验火柴头中氯元素的其中一种方法是将火柴头浸于水中，片刻后取少量溶液于试管中，加AgNO3溶液、稀硝酸和NaNO2溶液，若出现白色沉淀，说明含氯元素。写出上述检验原理的总离子方程式：___________________________。
（二）肼(N2H4)作为一种重要的氮氢化合物，氢质量分数高达12.5%，完全分解产物为H2和N2，是一种理想的液体氢源。N2H4分解过程中发生完全分解和不完全分解。
完全分解： N2H4(g) 
N2(g) + 2H2(g) ΔH1 = -50.6 kJ·mol-1 I
不完全分解： 3N2H4(g) 4NH3(g) + N2(g) ΔH2 II
反应II的焓变不易测量，现查表得如下数据：
2NH3(g) N2(g) + 3H2(g) ΔH3 = +92 kJ·mol-1 (该反应实际未发生)
（1）反应II在__________(填高温、低温或任意温度)条件下可以自发进行。
（2）在体积固定的密闭容器中，以Ir/Al2O3为催化剂，在不同温度下(催化剂均未失活)分解等量N2H4(一开始体系中无其他气体)，测得反应相同时间后的N2H4、NH3和H2体积分数如图1所示：
①下列说法正确的是_____________
A.据图可知200℃时，反应 I的活化能低于反应II的活化能
B.300℃后N2H4的体积分数略有提高，可能由于反应II逆向移动导致
C.换用选择更高的Ni/Ir复合催化剂可提高N2H4的平衡转化率
D.400℃是该制氢工艺比较合适的生产温度
②若某温度下在1 L体积固定的密闭容器中加入1molN2H4，反应一段时间后达到平衡状态，此时H2与NH3的物质的量均为0.4mol。请计算该温度下反应 I的平衡常数KC=___________________（Kc为用气体的浓度表示的平衡常数）
③若在600~1000°C下进行上述实验，请预测并在上图中补充H2体积分数的变化趋势_______。
（3）近期，来自四位非洲的女孩打造了一台靠尿液驱动的发电机，其原理是把尿液以电解的方式分离出提供设备发电使用的氢气的技术，同时将尿液脱氮（转化为大气循环的无污染气体）减轻生活污水处理。以纯尿液为电解液（以NH4+表示尿液中氮元素的存在形式），写出该电解过程的总反应方程式：________________________________________
【答案】 Ag++3NO2-+ClO3-=AgCl↓+3NO3- 任意温度 B 0.096 
【解析】（一）火柴头含有氯酸钾，与NaNO2溶液反应，ClO3-被还原为Cl-，加入硝酸银后Cl-与Ag+反应生成氯化银白色沉淀，证明含氯元素。
（二）（1）①A. 根据图像可知，在200℃时，先发生反应II，说明反应II的活化能较低；B.反应II为吸热反应，升高温度，平衡右移，增大了氮气、氢气的量，针对N2H4(g) 
N2(g) + 2H2(g) ΔH1 =-50.6 kJ·mol-1 ，3N2H4(g) 4NH3(g) + N2(g)反应来说，增加生成物浓度，平衡左移，N2H4的体积分数略有提高；C. 催化剂能够加快反应速率，但是平衡不移动；D.根据图像可知温度500℃左右时，氢气的百分含量最大。
②根据反应N2H4(g) N2(g) + 2H2(g)
起始量 1 0 0
变化量 X X 2X
平衡量 1-X X 2X
根据反应 3N2H4(g) 4NH3(g) + N2(g)
起始量 1-X 0 2X
变化量 0.3 0.4 0.1
平衡量 1-X-0.3 0.4 0.1+X
根据已知信息计算出反应I的平衡浓度，带入平衡常数公式进行计算。
③对于N2H4(g) N2(g) + 2H2(g) ΔH1 = -50.6 kJ·mol-1 反应，升高温度，平衡左移，H2体积分数的减小，按此规律画图。
（3）电解含有NH4+的溶液，-3价氮升高到0价，氢元素由+1价降低到0价，据此写出电解过程的总反应方程式。
（一）火柴头中含有氯酸钾，将火柴头浸于水中，片刻后取少量溶液于试管中，加AgNO3溶液、稀硝酸和NaNO2溶液，ClO3-被还原为Cl-，Cl-与Ag+反应生成氯化银白色沉淀，说明含氯元素。离子方程式：Ag++3NO2-+ClO3-=AgCl↓+3NO3-；正确答案：Ag++3NO2-+ClO3-=AgCl↓+3NO3-。
（二）（1）根据盖斯定律：反应I×3-反应III×2，整理得反应II：2NH3(g) N2(g) + 3H2(g) ΔH2 = -345.8 kJ·mol-1，S>0，ΔH<0，该反应在任意温度条件下可以自发进行；正确答案：任意温度。
（2）①根据图像可知，反应在200℃时，氢气的体积分数为0，氨气的体积分数较大，说明反应II易发生，活化能比反应I的低，A错误；反应II：2NH3(g) N2(g) + 3H2(g) ΔH3 = +92 kJ·mol-1，升高温度，平衡右移，氨气的量减小，氮气、氢气的量增多，针对N2H4(g) N2(g) + 2H2(g) ΔH1 =-50.6 kJ·mol-1 ，3N2H4(g) 4NH3(g) + N2(g)反应，增大生成物浓度，平衡左移，N2H4的体积分数略有提高，B正确；催化剂能够加快反应速率，但是平衡不移动，不能提高N2H4的平衡转化率，C错误；根据图像可知，温度在500℃左右时，氢气的百分含量最大，D错误；正确选项B。
②根据反应N2H4(g) N2(g) + 2H2(g)
起始量 1 0 0
变化量 X X 2X
平衡量 1-X X 2X
根据反应 3N2H4(g) 4NH3(g) + N2(g)
起始量 1-X 0 2X
变化量 0.3 0.4 0.1
平衡量 1-X-0.3 0.4 0.1+X
根据题给信息可知：2X=0.4，X=0.2mol,所以达到平衡时，c(N2H4)= 1-0.2-0.3=0.5mol/L；c(N2)= 0.1+0.2=0.3 mol/L；c(H2)=2×0.2=0.4 mol/L；该温度下反应 I的平衡常数KC=（0.4）2×0.3/0.5=0.096；正确答案：0.096。
③对于N2H4(g) N2(g) + 2H2(g) ΔH1 = -50.6 kJ·mol-1 反应，升高温度，平衡左移，H2体积分数的减小，具体图像如下：
；正确答案：
。
（3）电解含有NH4+的溶液，-3价氮升高到0价，氢元素由+1价降低到0价，该电解过程的总反应方程式：
；正确答案：
。
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