题目内容

12．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．
（1）图1是N2（g）和H2（g）反应生成1mol NH3（g）过程中能量 变化示意图，请写出N2和H2反应的热化学方程式N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92.2KJ/mol；
（2）若已知下列数据：
化学键H-HN≡N
键能/kJ•mol-1435943
试根据表中及图中数据计算N-H的键能390KJ/mol．
（3）科学家用氮化镓、铜等材料组装成人工光合系统（如图2），利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4．

①写出铜电极表面的电极反应式CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O．
②为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少 量硫酸（选填“盐酸”或“硫酸”）．
（4）①肼（N2H4） 的结构式；
②NH3与NaClO反应可得到肼（N2H4），该反应的化学方程式为2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O；
③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 （g）△H1=-19.5kJ•mol-1
②N2H4 （1）+O2（g）=N2（g）+2H2O （g）△H2=-534.2kJ•mol-1
写出肼和N2O4 反应的热化学方程式2N2H4（g）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
④肼一空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O．

分析 （1）据焓变等于反应物活化能减去生成物活化能求算焓变，再书写热化学方程式；
（2）根据反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能计算；
（3）①原电池中电子从负极流向正极，则Cu电极为正极，正极上CO2得电子生成CH4；
②根据溶液中的电解质的酸碱性判断；
（4）①肼是共价化合物氮原子和氢原子形成共价键，氮原子和氮原子间也形成共价键；
②NH3与NaClO反应可得到肼（N2H4），N元素的化合价升高，故还生成氯化钠与水；
③已知ⅠN2（g）+2O2（g）=N2O4 （g）△H1=-19.5kJ/mol
ⅡN2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g），△H=-534.2kJ/mol；
利用盖斯定律将Ⅱ×2-Ⅰ可得2N2H4（g）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g），并以此计算反应热．燃料电池中，燃料在负极失电子发生氧化反应，④N2H4失电子生成N2，据此分析书写．

解答 解：（1）据焓变等于反应物活化能减去生成物活化能求算焓变，N2和H2反应生成2mol NH3过程中的△H=335KJ/mol-427.2KJ/mol=-92.2KJ/mol，所以热化学方程式为N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92.2KJ/mol，
故答案为：N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92.2KJ/mol；
（2）反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，设N-H的键能为x，则943KJ/mol+3×435KJ/mol-6x=-92KJ/mol，x=390KJ/mol，
故答案为：390KJ/mol；
（3）①原电池中电子从负极流向正极，则Cu电极为正极，正极上CO2得电子生成CH4，则铜电极表面的电极反应式为：CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O；
故答案为：CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O；
②电解质溶液显酸性，加氢氧化钠能与二氧化碳反应，所以不能加NaOH，应该加硫酸；
故答案为：硫酸；
（4）①联氨是共价化合物氮原子和氢原子形成共价键，氮原子和氮原子间也形成共价键，结构式为：，
故答案为：；
②NH3与NaClO发生氧化还原反应可得到肼（N2H4）、氯化钠和水，所以该反应的化学方程式为：2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O，
故答案为：2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O；
③已知ⅠN2（g）+2O2（g）=N2O4 （g）△H1=-19.5kJ/mol
ⅡN2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g），△H=-534.2kJ/mol；
利用盖斯定律将Ⅱ×2-Ⅰ可得2N2H4（g）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g），
△H=（-534.2kJ/mol）×2-（-19.5kJ/mol）=-1048.9kJ/mol，
故答案为：2N2H4（g）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
④肼--空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极是肼燃烧生成氮气和水，负极的电极反应式为：N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，
故答案为：N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O．

点评 本题考查反应热的计算、化学电源新型电池，题目难度中等，注意盖斯定律的应用，明确原电池原理为解答关键，注意正确判断电极反应、电子流向、离子流向，难点是电极反应式的书写．

练习册系列答案
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②完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式：
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7．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，回答下列问题：
（1）氮元素原子的L层电子数为5；肼中的化学键类型为共价键．
（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反应的热化学方程式2N2H4（l）+N2O4（l）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-1048.9 kJ•mol-1；
（3）已知H2O（l）=H2O（g）；△H3=+44kJ•mol-1，则表示肼燃烧热的热化学方程式为N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-622.2 kJ•mol-1．
17．研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义．
（1）CO可用于炼铁，已知：Fe2O3（s）+3C（s）=2Fe（s）+3CO（g）△H 1=+489.0kJ•mol-1，C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H 2=+172.5kJ•mol-1
则CO还原Fe2O3（s）的热化学方程式为Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5 kJ•mol-1．
（2）分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池（以KOH溶液为电解液）．写出该电池的负极反应式：CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O．
（3）一定温度下，在一恒容的密闭容器中，由CO和H2合成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
①CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如图所示．
B、C两点的平衡常数K（B）= K（C）（填“＞”、“=”或“＜”）．
②某温度下，将2.0molCO和6.0molH2充入2L的密闭容器中，达到平衡时测得c（CO）=0.25mol/L，CO的转化率=75%，此温度下的平衡常数K=1.3（保留二位有效数字）
4．开发、使用清洁能源发展“低碳经济”，正成为科学家研究的主要课题．氢气、甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池．
（1）已知：①2CH3OH（1）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=-1275.6kJ•mol-1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-566.0kJ•mol-1
③H2O（g）=H2O（1）△H3=-44.0kJ•mol-1写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ•mol-1
（2）生产甲醇的原料CO和H2来源于：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）
①一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图a．则，Pl＜P2；A、B、C三点处对应平衡常数（KA、KB、KC）的大小顺序为KC＞KB＞KA．（填“＜”、“＞”“=”）
②100℃时，将1mol CH4和2mol H2O通入容积为1L 的反应室，反应达平衡的标志是：CD．
A．容器内气体密度恒定         
B．单位时间内消耗0.1mol CH4同时生成0.3mol H2
C．容器的压强恒定
D．3v正（CH4）=v逆（H2）
③如果达到平衡时CH4的转化率为0.5，则100℃时该反应的平衡常数K=2.25
（3）某实验小组利用CO（g）、O2（g）、KOH（aq）设计成如图b所示的电池装置，负极的电极反应式为CO-2e?+4OH?=CO32?+2H2O．用该原电池做电源，常温下，用惰性电极电解200mL饱和食盐水（足量），消耗标准状况下的CO 224mL，则溶液的pH=13 （不考虑溶液体积的变化）
1．下列溶液可以盛放在玻璃试剂瓶中但不能用磨口玻璃塞的是（　　）
A．稀盐酸溶液B．氢氟酸C．氢氧化钠溶液D．氯化钠溶液
2．某化学兴趣小组利用如图1实验装置进行制取氯酸钾和验证元素的非金属性相对强弱的试验．

（1）A装置中反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O；B装置采用水浴加热的优点是温度易控，受热均匀．
（2）制取实验结束后，取出B中试管冷却结晶，过滤、洗涤．该实验操作过程需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管．
（3）若对调B和C装置的位置，能（填“能”或“不能”）提高B中氯酸钾的产率．
（4）验证非金属性Cl＞I的实验现象是C中溶液变蓝色．该装置不能（填“能”或“不能”）验证非金属性Cl＞Br＞I．
（5）利用如图2装置验证非金属性：C＞Si，B中加Na2CO3，C中加Na2SiO3溶液，A中应该加入稀H2SO4，C中反应的化学方程式CO2+Na2SiO3+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3．

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