Question

16．氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用．请回答下列问题：
（1）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．
（2）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（l）△H₁═-19.5kJ•mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H₂═-534.2kJ•mol^-1
写出肼和N₂O₄（l）反应的热化学方程式：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9KJ/mol．
（3）肼--空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极反应式为：N₂H₄+4OH^--4e^-═4H₂O+N₂↑．
（4）氮的氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时，涉及如下反应：
（Ⅰ） 2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）  K₁△H₁＜0
（Ⅱ） 2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）   K₂△H₂＜0
①4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常数K=K₁²/K₂（用K₁、K₂表示）．
②为研究不同条件对反应（Ⅱ）的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl₂，10min时反应（Ⅱ）达到平衡．测得10min内v（ClNO）=7.5×10^--3mol/（L•min），则平衡后n（Cl₂）=0.025mol，NO的转化率α₁=75%．其他条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α₂＞ α₁（填“＞”、“＜”或“=”），平衡常数K₂不变（填“增大”、“减小”或“不变”）．若要使K₂减小，可采取的措施是升高温度．

Answer 1

分析 （1）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：
（2）依据盖斯定律，结合题干热化学方程式计算写出；
（3）原电池反应中负极失电子发生氧化反应；
（4）①已知：Ⅰ、2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g），
Ⅱ、2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），
根据盖斯定律①×2-②可得：4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g），则该反应平衡常数为①的平衡常数平方与②的商；
②测得10min内v（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1，则△n（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1×10min×2L=0.15mol，由方程式计算参加反应NO、氯气的物质的量，进而计算平衡时氯气的物质的量、NO的转化率；正反应为气体物质的量减小的反应，恒温恒容下条件下，到达平衡时压强比起始压强小，其他条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，等效为在恒温恒容下的平衡基础上增大压强，平衡正向移动；平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变．

解答 解：（1）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；
（2）①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ?mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
根据盖斯定律写出肼和N₂O₄反应的热化学方程：②×2-①得到：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9KJ/mol；
故答案为：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9KJ/mol；
（3）肼一空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，肼失电子被氧化发生负极反应，依据反应②写出负极的反应式为：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
故答案为：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（4）2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g） K₁ △H＜0 （I）
2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g） K₂ △H＜0 （II）
根据盖斯定律，Ⅰ×2-Ⅱ可得：4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g），则该反应平衡常数K=K₁²/K₂，故答案为：K₁²/K₂；
②测得10min内v（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1，则△n（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1×10min×2L=0.15mol，
由方程式可知，参加反应氯气的物质的量为0.15mol×$\frac{1}{2}$=0.075mol，故平衡时氯气的物质的量为0.1mol-0.075mol=0.025mol；
参加反应NO物质的量为0.15mol，则NO的转化率为$\frac{0.15mol}{0.2mol}$×100%=75%；正反应为气体物质的量减小的反应，恒温恒容下条件下，到达平衡时压强比起始压强小，其他条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，等效为在恒温恒容下的平衡基础上增大压强，平衡正向移动，NO转化率增大，故转化率α₂＞α₁；平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，即平衡常数K₂ 不变，反应释放热量，所以若要使K₂减小，可采取的措施是升高温度，
故答案为：0.025；75%；＞；不变；升高温度．

点评 本题考查了热化学方程式的书写，盖斯定律的应用，原电池的工作原理应用，电极反应的书写方法、化学平衡计算与影响因素、化学平衡常数等，侧重考查学生分析计算能力，需要学生具备扎实的基础与灵活应用能力，题目难度不大．