Question

20．氨气及其相关产品是基本化工原料，在化工领域中具有重要的作用．
（1）以铁为催化剂，0.6mol氮气和1.8mol氢气在恒温、容积恒定为1L的密闭容器中反应生成氨气，20min后达到平衡，氮气的物质的量为0.3mol．
该反应体系未达到平衡时，增大压强对逆反应速率的影响是增大（填增大、减少或不变）．
（2）①N₂H₄是一种高能燃料，有强还原性，可通过NH₃和NaClO反应制得，写出该制备反应的化学方程式NaClO+2NH₃=N₂H₄+NaCl+H₂O
②N₂H₄的水溶液呈弱碱性，室温下其电离常数K₁=1.0×10^-6，则0.01mol•L^-1 N₂H₄水溶液的pH等于10
（忽略N₂H₄的二级电离和H₂O的电离）．
③已知298K和101KPa条件下，32.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和水，放出热量624kJ，则N₂H₄（l）的标准燃烧热的热化学方程式N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624KJ/mol
（3）科学家改进了NO₂转化为HNO₃的工艺（如虚框所示），在较高的操作压力下，提高N₂O₄/H₂O的质量比和O₂的用量，能制备出高浓度的硝酸．

实际操作中，增大N₂O₄，对此请给出合理解释提高了N₂O₄的浓度，有利于平衡向正方向移动，得到高浓度的硝酸．

Answer 1

分析 （1）对于有气体参加的反应，增大压强正逆反应速率都加快；
（2）①NaClO溶液和NH₃发生氧化还原反应生成氯化钠和肼，根据反应物和生成物写出反应方程式；
②电离方程式为N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-，根据K=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）×c（O{H}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$计算；
③根据肼和反应热的关系计算出其燃烧热，并写出其相应的热化学方程式；
（3）根据反应2N₂O₄+2H₂O+O₂=4HNO₃，提高了N₂O₄的浓度，根据浓度对化学平衡移动的影响分析．

解答 解：（1）对于有气体参加的反应，增大压强正逆反应速率都加快，所以增大压强逆反应速率加快，故答案为：增大；
（2）①该反应中，次氯酸钠被氨气含有生成氯化钠，氨气被氧化生成肼，同时还有水生成，所以该反应方程式为：NaClO+2NH₃=N₂H₄+NaCl+H₂O；
故答案为：NaClO+2NH₃=N₂H₄+NaCl+H₂O；
②电离方程式为N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-，室温下其电离常数K₁≈1.0×10^-6，则0.01mol•L^-1N₂H₄水溶液中c（N₂H₅⁺）≈c（OH^-），
K=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）×c（O{H}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$=$\frac{{c}^{2}（O{H}^{-}）}{0.01}$=1.0×10^-6，所以c（OH^-）=10^-4mol/L，则c（H⁺）=10^-10mol/L，则溶液的pH=10；
故答案为：10；
③32.0g肼的物质的量为1mol，1molN₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气放出热量624kJ，所以其热化学反应方程式为：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624KJ/mol，
故答案为：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624KJ/mol；
（3）2N₂O₄+2H₂O+O₂=4HNO₃，则提高了N₂O₄的浓度，有利于平衡向正方向移动，得到高浓度的硝酸；
故答案为：提高了N₂O₄的浓度，有利于平衡向正方向移动，得到高浓度的硝酸．

点评 本题考查了化学平衡的有关计算、电离常数及其计算工艺流程图的分析应用等，题目难度中等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力和计算能力．