Question

氮及其化合物对国民经济和社会发展具有重要的意义．

（1）已知：12.8g液态N₂H₄与足量H₂O₂反应生成N₂和气态H₂O，放出256.65kJ的热量．①H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1
②2H₂O₂（l）=2H₂O（l）+O₂（g）△H=-196.4kJ?mol^-1则液态N₂H₄与足量O₂反应生成N₂和液态H₂O的热化学方程式为

 

．
（2）意大利科学家用电化学方法直接使氮气与水发生反应生成了氨气，反应的化学方程式为：
2N₂（g）+6H₂O（g）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=QkJ?mol^-1．当该反应转移1.2mol电子时，生成标准状况下NH₃的体积为

 

L．该可逆反应的平衡常数K与温度的关系如图1所示，由此可判断Q

 

0（填“＞”、“=”或“＜”）
（3）一定温度下，在一容积为2L的密闭容器中，通入一定量NO₂和N₂O₄的混合气体，测得这两种物质的浓度随时间的变化关系如图2所示．0～10min内N₂O₄的平均反应速率v（N₂O₄）=

 

，在第25min时，改变的反应条件是

 

，第35min时，反应N₂O₄?2NO₂的化学平衡常数K=

 

．若在第25min时加入0.2mol  NO₂和0.4mol N₂O₄，则反应的v（N₂O₄）_正

 

v（NO₂）_逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）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Na₂CO₃组成的燃料电池为电池，采用电解法制备N₂O₅，装置如图3所示，其中Y为CO₂
①写出石墨Ⅰ电极上的电极方程式

 

．
②燃料电池中每消耗1mol氢气，理论上最多可制得N₂O₅

 

g．
③电解反应完成后，取出少量阴极区的溶液，滴加氨水至溶液呈中性，下列说法错误的是

 

（填字母）．
a．电解前后阴极区HNO₃水溶液的pH基本保持不变
b．滴加氨水后的中性溶液中存在：c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）
c．滴加氨水后的中性溶液中存在：c（NH₄⁺）+c（NH₃?H₂O）=c（NO₃^-）
d．常温下浓硝酸与浓氨水反应产生白烟，这是因为两者发生了氧化还原反应．

Answer 1

考点：热化学方程式,常见化学电源的种类及其工作原理,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据盖斯定律来计算化学反应的焓变；
（2）氧化还原反应中，化合价升高值=化合价降低值=转移电子数，根据转移电子和方程式系数之间的关系来计算，对于放热反应，温度越高，K越小，对于吸热反应，温度越高，K越大．
（3）根据v=

△c

△t

计算v（NO₂），根据影响化学反应速率的因素和化学平衡移动的因素来回答判断改变的条件，根据Qc和K的关系确定化学反应的移动方向；
（4）①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；
②燃料原电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，根据电极反应结合电子守恒计算即可；
③根据溶液显示中性时，氢离子和氢氧根离子浓度相等以及电荷守恒等知识来回答判断．

解答： 解：（1）12.8g液态N₂H₄与足量H₂O₂反应生成N₂和气态H₂O，放出256.65kJ的热量，即③N₂H₄（l）+2 H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.625kJ/mol
①H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1
②2H₂O₂（l）=2H₂O（l）+O₂（g）△H=-196.4kJ?mol^-1，液态N₂H₄与足量O₂反应生成N₂和液态H₂O的热化学方程式为N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）
③-②-①×4=-641.625kJ/mol+196.4kJ?mol^-1-（+44kJ?mol^-1）×4=-621.225 kJ?mol^-1，
故答案为：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-621.225 kJ?mol^-1；
（2）反应2N₂（g）+6H₂O（g）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=QkJ?mol^-1中，化合价升高值=化合价降低值=转移电子数=12，即生成4mol氨气，转移电子是12mol，
当该反应转移1.2mol电子时，生成氨气的物质的量是0.4mol，标准状况下NH₃的体积为0.4mol×22.4L/mol=8.96L，该可逆反应的平衡常数K随着温度的升高而增大，所以改反应是吸热反应，即焓变大于零，故答案为：8.96；＞；
（3）根据物质的量浓度的变化之比等于系数之比知道，0～10min内N₂O₄的平均反应速率v（N₂O₄）=

△c

△t

=

0.2mol/L

10min

=0.02mol/（L?min），在第25min时，二氧化氮和四氧化二氮的浓度都增加，但是二氧化氮的浓度是瞬间增大，即改变的反应条件是增大了NO₂的浓度，第35min时，反应N₂O₄?2NO₂的化学平衡常数K=

c2(NO2)

c(N2O4)

=0.9mol/L，在第25min时加入0.2mol  NO₂和0.4mol N₂O₄，则反应的Qc＜K，所以平衡正向进行，即v（N₂O₄）_正＞v（NO₂）_逆，
故答案为：0.02 mol?（L?min）^-1；增大了NO₂的浓度；0.9；＞；
（4）①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+CO₃^2--2e^-=CO₂+H₂O，故答案为：H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂+H₂O；
②N₂O₅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：阳极为N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺，结合①中的反应，燃料电池中每消耗1mol氢气，理论上最多可制得2molN₂O₅，质量是216g，故答案为：216；
③a．阴极区是无水的硝酸，是氢离子得电子产生氢气的过程，该区域硝酸以分子存在，所以HNO₃水溶液的pH基本保持不变，故a正确；
b．滴加氨水后的中性，根据电荷守恒，溶液中存在：c（NO₃^-）=c（NH₄⁺），故B错误；
c．滴加氨水后的中性溶液中存在：c（NH₄⁺）+c（NH₃?H₂O）=2c（NO₃^-），故c错误；
d．常温下浓硝酸与浓氨水反应产生白烟，这是因为两者发生了反应生成硝酸铵的缘故，该反应不是氧化还原反应，没有化合价变化，故d错误．
故选bcd．

点评：本题目综合考查学生热化学和电化学、化学反应速率和平衡的综合知识，考查学生综合知识的能力，难度大．