题目内容

【题目】氮元素也与碳元素一样存在一系列氢化物,如NH3、N2H4、N3H5、N4H6等。请回答下列有关问题:

(1)上述氮的系列氢化物的通式为____________。

(2)已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ·mol-1,查阅文献资料,化学键键能如下表:

化学键

H-H

N=N

N-H

E/kJ·mol-1

436

946

391

①氨分解反应NH3(g) N2(g)+ H2(g)的活化能Ea1=300kJ·mol-1,则合成氨反应 N2(g)+ H2(g)NH3(g)的活化能Ea2=___________。

②氨气完全燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式为__________________________。

③如右图是氨气燃料电池示意图。a电极的电极反应式为________________。

(3)已知NH3·H2O为一元弱碱。N2H4·H2O为二元弱碱,在水溶液中的一级电离方程式表示为:N2H4·H2O+H2ON2H5·H2O++OH-。则可溶性盐盐酸肼(N2H6Cl2)第一步水解的离子方程式为__________________;溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为___________________。

(4)通过计算判定(NH4)2SO3溶液的酸碱性(写出计算过程)________________________。(已知:氨水Kb=1.8×10-5;H2SO3 Ka1=1.3×10-2Ka2=6.3×10-8)。

【答案】 NnH(n+2) 254kJ·mol-1 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)△H=-1266.8kJ·mol-1 NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O N2H62++H2ON2H5·H2O++H+ [Cl-]>[N2H62+]>[H+]>[N2H5·H2O+]>[OH-] O32-的水解常数Kh1===×10-7,NH4+的水解常数Kh===×10-10,Kh1>Kh,故SO32-水解起主要作用而呈碱性

【解析】(1)通过观察可知:氮与氢原子数相差2个,通式为NnH(n+2),正确答案:NnH(n+2);

(2)①NH3(g) N2(g)+ H2(g),△H=反应物的总键能-生成物的总键能=3×391-1/2×946-3/2×436=+46 kJ·mol-1; △H= Ea1- Ea2=46;300- Ea2=46,Ea2=254kJ·mol-1;

② 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ·mol-1, NH3(g) N2(g)+ H2(g),△H==+46 kJ·mol-1;

根据盖斯定律:两个式子整理完成后,4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=1266.8kJ·mol-1;正确答案:4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=1266.8kJ·mol-1;

③ 氨气燃料电池,氨气做负极,负极发生氧化反应,失去电子,在碱性环境下氧化为氮气;极反应为NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O;正确答案为:NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O;

(3)N2H4H2O为二元弱碱,N2H6Cl2为强酸弱碱盐,水解显酸性,第一步水解的离子方程式为N2H62++H2ON2H5·H2O++H+;溶液中的离子:Cl-、N2H62+、H+、OH-、N2H5·H2O+

;根据水解规律:溶液中离子浓度大小排列顺序为:c(Cl-)>c(N2H62+)>c(H+)>c(N2H5·H2O+)

>c(OH-);正确答案:c(Cl-)>c(N2H62+)> c(H+)>c(N2H5·H2O+)>c(OH-);

(4)盐类水解平衡常数Kh=KW/Ka ,其中KW为离子积,Ka为弱酸或弱碱的电离平衡常数;

已知:氨水Kb=1.8×10-5;H2SO3 Ka1=1.3×10-2 Ka2=6.3×10-8);NH4+的水解常数Kh1===×10-10;SO32-的水解常数Kh2===×10-7,Kh1<Kh,平衡常数越大,水解能力就越强,故SO32-水解起主要作用而呈碱性;正确答案:碱性;已知:氨水Kb=1.8×10-5;H2SO3 Ka1=1.3×10-2 Ka2=6.3×10-8);NH4+的水解常数Kh1===×10-10;SO32-的水解常数Kh2===×10-7,Kh1<Kh,平衡常数越大,水解能力就越强,故SO32-水解起主要作用而呈碱性;

练习册系列答案
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【题目】合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,其研究来自正确的理论指导,合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如表:

温 度(℃)

360

440

520

K值

0.036

0.010

0.0038

(1)①由上表数据可知该反应的ΔH_____ 0(填填“>”、“=”或“<”)。

②下列措施能用勒夏特列原理解释是_____(填序号)。

a.增大压强有利于合成氨 b.使用合适的催化剂有利于快速生成氨

c.生产中需要升高温度至500°C左右 d.需要使用过量的N2,提高H2转化率

(2)0.2mol NH3溶于水后再与含有0.2mol H2SO4的稀溶液完全反应放热Q kJ,请你用热化学方程式表示其反应式:___________________________________。

(3)常温时,将a mol氨气溶于水后,再通入b mol氯化氢,溶液体积为1L,且c(NH4+)=c(Cl﹣),则一水合氨的电离平衡常数Kb=_____(用ab表示)。

(4)原料气H2可通过反应 CH4(g)+H2O (g)CO(g)+3H2(g) 获取,已知该反应中,当初始混合气中的恒定时,温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如图所示:

①图中,两条曲线表示压强的关系是:P1_____P2(填“>”、“=”或“<”)。

②其它条件一定,升高温度,氢气的产率会______(填“增大”,“减小”减小,“不变”不变)。

(5)原料气H2还可通过反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)获取。

①T℃时,向容积固定为5 L的容器中充入1mol H2O(g)和1mol CO, 反应达平衡后,测得CO的浓度0.08 mol/L,该温度下反应的平衡常数K值为_____。

②保持温度仍为T℃,容积体积为5L,改变水蒸气和CO的初始物质的量之比,充入容器进行反应,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是_____(填序号)。

a.容器内压强不随时间改变

b.混合气体的密度不随时间改变

c.单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a mol H2

d.混合气中n(CO):n(H2O):n(CO2):n(H2)=1:16:6:6

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