题目内容

13．利用N2和H2可以实现NH3的工业合成，而氨又可以进一步制备硝酸，在工业上一般可进行连续生产．请回答下列问题：
（1）已知：N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.6kJ/mol
写出氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气的热化学方程式为4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）△H=-905.0kJ/mol．
（2）N2O5是一种新型硝化剂，其性质和制备受到人们的关注．现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池，采用电解法制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2．写出石墨I电极上发生反应的电极反应式H2+CO32--2e-=CO2+H2O．
在电解池中生成N2O5的电极反应式为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+．
（3）以甲醇燃料电池为电源，用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，每消耗0.2mol CH3OH，阴极产生标况下气体的体积为13.44L．
（4）在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g），其化学平衡常数K与温度t的关系如下表：
t/K298398498…
K/（mol•L-1）24.1×106K1K2…
完成下列问题：
①已知该反应能够自发进行，试比较K1、K2的大小：K1＞ K2（填“＞”、“=”或“＜”）；
②在同温同压时判断该反应达到化学平衡状态的依据是AC（填序号）；
A．2v（H2）（正）=3v（NH3）（逆）    B．2v（N2）（正）=v（H2）（逆）
C．容器内压强保持不变    D．混合气体的密度保持不变
（5）盐酸肼（N2H6Cl2）是一种重要的化工原料，属于离子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理与NH4Cl类似．
①写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式N2H62++H2O?[N2H5•H2O]++H+；
②盐酸肼水溶液中离子浓度的排列顺序不正确的是ABD（填序号）．
A．c（Cl-）＞c（N2H62+）＞c（OH-）＞c（H+）
B．c（Cl-）＞c（[N2H5•H2O+]）＞c（H+）＞c（OH-）
C．2c（N2H62+）+c（[N2H5•H2O]+）+c（H+）=c（Cl-）+c（OH-）
D．c（N2H62+）＞c（Cl-）＞c（H+）＞c（OH-）

分析 （1）根据已知热化学方程式和盖斯定律计算，由盖斯定律①×2-②×2+③×3得得到反应的焓变，写出对应反应的热化学方程式；
（2）燃料原电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，负极上燃料失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水；先根据化合价判断生成N2O5的电极，N2O5中氮元素的化合价是+5价，而硝酸中氮元素也是+5价．因此应该在左侧生成N2O5，即在阳极区域生成，再根据离子的放电顺序写出电极反应式；
（3）用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，每消耗0.2mol CH3OH，转移电子1.2mol，阴极电极反应为2H++2e-=H2↑，电子转移为1.2mol，反应的氢气物质的量为0.6mol，据此计算标准状况下气体的体积；
（4）①根据焓变判断生成物反应物浓度的变化，然后根据平衡常数判断；
②根据平衡状态的判断依据判断；
（5）①根据离子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理与NH4Cl类似，则N2H62+水解结合H2O电离生成的OH-；
②由盐酸肼的化学式为N2H6Cl2，水解使溶液显酸性来分析离子浓度的大小关系．

解答 解：（1）N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol ①
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol ②
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ/mol ③
由盖斯定律①×2-②×2+③×3得：4NH3（g）+5O2（g）═4NO（g）+6H2O（g）△H=905.0kJ/mol；
故答案为：4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）△H=-905.0kJ/mol；
（2）燃料原电池中，负极上燃料失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为H2+CO32--2e-=CO2+H2O；
N2O5中氮元素的化合价是+5价，而硝酸中氮元素也是+5价．因此应该在左侧生成N2O5，即在阳极区域生成，据电极反应离子放电顺序可知：阴极发生2H++2e-=H2↑的反应，则阳极为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+．
故答案为：H2+CO32--2e-=CO2+H2O；N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+；
（3）用该电池作电源，用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，每消耗0.2mol CH3OH，转移电子1.2mol，阴极电极反应为2H++2e-=H2↑，产生标况下气体的体积=0.6mol×22.4L/mol=13.44L；
故答案为：13.44；
（4）①该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，生成物浓度减小，反应物浓度增大，所以K1＞K2，故答案为：＞；
②A、不同物质的正逆反应速率之比等于其计量数之比是平衡状态，能证明正逆反应速率相等，故A正确；
B、不同物质的正逆反应速率之比等于其计量数之比是平衡状态，2v（N2）（正）=v（H2）（逆）不是平衡状态，故B错误；
C、容器内压强不变，气体的物质的量不变，该反应达平衡状态，故C正确；
D、如果是在密闭容器中反应，质量不变，体积不变，密度始终不变，故D错误；
故选：AC；
（5）①因水解与NH4Cl类似，则N2H62+水解结合H2O电离生成的OH-，则水解离子反应为N2H62++H2O?[N2H5•H2O]++H+，
故答案为：N2H62++H2O?[N2H5•H2O]++H+；
（2）A．由盐酸肼的化学式为N2H6Cl2，则c（Cl-）＞c（N2H62+），又水解显酸性，则c（H+）＞c（OH-），由水解的程度很弱，则c（N2H62+）＞c（H+），即离子浓度的大小关系为c（Cl-）＞c（N2H62+）＞c（H+）＞c（OH-），故A错误；
B．由水解方程式N2H62++H2O?[N2H5•H2O]++H+，及?[N2H5•H2O]+还可以进行再次水解，可知c（[N2H5•H2O+]）＜c（H+），故B错误；
C．根据电荷守恒可得：2c（N2H62+）+c（[N2H5•H2O+]）+c（H+）=c（Cl-）+c（OH-），故C正确；
D．根据A可知显然D错误，故D错误；
故答案为：ABD．

点评 本题主要考查了盖斯定律、电解池的工作原理知识，原电池原理分析与计算，难度中等，会根据化合价的变化确定生成N2O5的电极，根据离子的放电顺序写出相应的电极反应式，掌握基础是关键．

练习册系列答案
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4．下列各组物质的分类正确的是（　　）
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18．（1）Na2CO3溶液呈碱性的原因是CO32-+H2O?HCO3-+OH-、HCO3-+H2O?H2CO3+OH-（写出有关的离子方程式），将NaHCO3溶液跟Al2（SO4）3溶液混合，相关反应的离子方程式是3HCO3-+Al3+=3CO2↑+Al（OH）3↓．
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①pH大小：Na2CO3＞NaHCO3（填＞、=、＜）；
②微粒种类：Na2CO3=NaHCO3 （填＞、=、＜）；
③两溶液分别加入0.1molNaOH固体，恢复到原温度，Na2CO3溶液中的c（CO32-）
增大（填“增大、减小或不变”）、NaHCO3溶液中的c（HCO3-）减小（填“增大、减小或不变”）．
（3）常温下，甲为0.1mol/L的HA溶液，pH＞1；乙为0.1mol/L BOH溶液，且溶液中c（OH-）/c（H+）=1012．请分别写出甲、乙两溶液中溶质的电离方程式HA?H++A-、BOH?B++OH-．
（4）相同条件下，对于浓度均为0.1mol/L的NaCl溶液和CH3COONa溶液，溶液中的离子总数：NaCl溶液＞CH3COONa溶液（填＞、=、＜）．
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（6）浓度均为0.1mol/L的6种溶液：①HNO3  ②CH3COOH  ③NaOH  ④CH3COONa  ⑤KCl ⑥NH4Cl，溶液pH值由小到大的顺序是（填写编号）①②⑥⑤④③．
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