Question

6．氮及其化合物与科技、生活等密切相关．
（1）通过测定知，化学反应N₂+3H₂?2NH₃的能量变化如图所示，请你写出生成气态氨的热化学方程式N₂（g）+3H₂（g）?NH₃（g）△H=（a-b）kJ•mol^-1．
（2）利用反应6NO₂+8NH₃$?_{△}^{催化剂}$7N₂+12H₂O也可以处理NO₂，则该反应中发生氧化反应的物质是NH₃；当转移2.4mol电子时，消耗NO₂的体积在标准状况下是13.44L．
（3）2011年11月3日“天宫一号”与“神州八号”顺利实现太空交会对接，我国成为世界上第三个掌握此项技术的国家．运载火箭的燃料是一种叫联氨（N₂H₄）的物质（又称“肼”），在常温下是一种可燃性液体．
①传统制备肼的方法是以NaClO氧化NH₃制得肼的稀溶液，该反应的离子方程式为ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O．
②已知：N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=67.7kJ•mol^-1
N₂ H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ•mol^-1
则反应2N₂H₄（g）+2NO₂（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）的△H=2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol．
③肼一空气燃料电池是一种以20～30% KOH为电解质溶液的碱性燃料电池，总反应方程式为N₂H₄+O₂═N₂+2H₂O，该电池放电时负极反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂．

Answer 1

分析 （1）根据图可知，生成1molNH₃（g）放出的热量为b-akJ，由气体变为液体，放出热量为CkJ，放热反应的反应热△H为负值；
（2）物质发生氧化反应，化合价要升高；根据化合价的变化结合方程式计算；
（3）①NaClO氧化NH₃生成肼和氯化钠；
②依据热化学方程式和盖斯定律计算得到热化学方程式；
③肼-空气燃料电池放电时，负极上肼失电子和氢氧根离子反应生成H₂O和氮气，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，据此分析解答．

解答 解：（1）由图可知，生成1molNH₃（g）放出的热量为b-akJ，则N₂（g）+3H₂（g）?NH₃（g）△H=-（b-a）kJ/mol=（a-b）kJ•mol^-1，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?NH₃（g）△H=（a-b）kJ•mol^-1；
（2）在反应6NO₂+8NH₃$?_{△}^{催化剂}$7N₂+12H₂O中，NO₂中N元素化合价降低，由+4价降低到0价，被还原，NH₃中化合价升高被氧化，故被氧化的物质为NH₃；在反应中则6molNO₂参加反应，转移24mol电子，所以当转移2.4mol电子时，消耗NO₂0.6mol，体积为13.44L，故答案为：NH₃；13.44；
（3）①制备肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，制得肼的稀溶液，反应为ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O，故答案为：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O；
②由已知①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.7KJ/mol，②N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534KJ/mol，
依据盖斯定律②×2-①得到肼与NO₂完全反应的热化学方程式：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol，
故答案为：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol；
③肼-空气燃料电池放电时，负极上肼失电子和氢氧根离子反应生成H₂O和氮气，电极反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案为：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂．

点评 本题考查了化学反应能量变化的计算应用和盖斯定律的计算，热化学方程式书写方法，题目难度中等．