Question

【题目】氮的化合物在工业中应用十分广泛。

（1）工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成，其热反应方程式CO2(g)+2NH3(g)=CO(NH2)2(g)+H2O(g); H=____________．

化学键	键能（KJ·mol-1）
C＝O	728
C—N	305
N—H	389
O—H	464

（2）工业上经常使用NaClO和NH3制取联氨，联氨（N2H4）为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似。写出联氨的电子式_________________。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为__________________________________。联氨也经常作为燃料电池的环保原料使用，写出联氨在碱性电解质溶液中，负极的电极方程式_______________________________。

（3）已知合成氨反应的方程式为 N2+3H2 2NH3，其平衡常数 K 的数值和温度的关系如下：

温度℃	200	300	400
平衡常数K	1	0.86	0.5

①由上表数据可知该反应H____0 (填“>”或“<”)。

②400 ℃时，测得某时刻 c(N2)= 5 mol·L-1、c(H2)= 3 mol·L-1、c(NH3)= 2 mol·L-1，此时刻该反应的 v 正____v 逆(填“>”“=”或“<”)。该反应达到平衡时，平衡混和气中N2的体积分数为____________

A．50% B．60% C．70% D．无法计算

（4）写出下列含氮化合物在特定条件下的水解反应，电负性Cl＜N，尿素中的C显+4价，

①NCl3___________________________________________________________________________________________________________

②NF3____________________________________________________________________________________________________________

Answer 1

【答案】-32 KJ·mol-1 N2H6（HSO4）2 N2H4—4e-+4OH—=N2+4H2O < > A NCl3+3H2O=3HClO+NH3 NF3+2H2O=3HF+HNO2

【解析】

（1）根据H=反应物键能-生成物键能进行计算；

（2）联氨是氮原子和氢原子形成四个共价键，氮原子和氮原子之间形成一个共价键形成的共价化合物，电子式为：；联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似，联氨第一步电离方程式为N2H4+H2ON2H5++OH-，第二步电离方程式为N2H5++H2ON2H62++OH-，因此联氨与硫酸形成的酸式盐为N2H6（HSO4）2；该电池放电时，负极上是联氨失电子发生氧化反应生成氮气和水；

（3）①由图表数据分析，平衡常数随温度升高而减小，说明升温平衡逆向进行；

②计算此时的浓度熵和平衡常数比较判断反应进行的方向；

（4）①在极性分子NCl3中，N原子的化合价为-3，Cl原子的化合价为+1，和水发生水解反应生成氨气和次氯酸；

②在极性分子NF3中，N原子的化合价为+3，F原子的化合价为-1，和水发生水解反应生成氢氟酸和亚硝酸。

（1）CO2(g)+2NH3(g)=CO(NH2)2(g)+H2O(g)的H=反应物键能-生成物键能=（728KJ·mol-1×2+6×389KJ·mol-1）-（728KJ·mol-1+305KJ·mol-1×2+389KJ·mol-1×4+464KJ·mol-1×2）=-32KJ·mol-1，故答案为：-32KJ·mol-1。

（2）联氨的分子式为N2H4，是氮原子和氢原子形成四个共价键，氮原子和氮原子之间形成一个共价键形成的共价化合物，电子式为：；联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离方程式为N2H4+H2ON2H5++OH-，第二步电离方程式为N2H5++H2ON2H62++OH-，因此联氨与硫酸形成的酸式盐为N2H6（HSO4）2；该电池放电时，负极上是联氨失电子发生氧化反应生成氮气和水，电极方程式为：N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，故答案为：，N2H6（HSO4）2，N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O。

（3）①由图表数据分析，平衡常数随温度升高而减小，说明升温平衡逆向进行，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，H<0，故答案为：<。

②400℃时，测得某时刻c(N2)=5mol·L-1、c(H2)=3mol·L-1、c(NH3)=2mol·L-1，浓度熵Qc=22/1×33=4/27<K=0.5，反应向正反应方向进行，此时刻该反应的v正>v逆；

N2+3H22NH3

起始（mol/L） 5 3 2

转化（mol/L） a 3a 2a

平衡（mol/L） 5-a 3-3a 2+2a

反应达到平衡时，平衡混和气中N2的体积分数为（5-a）/（5-a+3-3a+2+2a）×100%=50%，

故答案为：>，A。

（4）①在极性分子NCl3中，N原子的化合价为-3，Clspan>原子的化合价为+1，NCl3发生水解反应生成氨气和次氯酸，所以其产物是NH3、HClO，水解方程式为：NCl3+3H2O=3HClO+NH3，故答案为：NCl3+3H2O=3HClO+NH3。

②在极性分子NF3中，N原子的化合价为+3，F原子的化合价为-1，和水发生水解反应生成氢氟酸和亚硝酸，水解方程式为：NF3+2H2O=3HF+HNO2，故答案为：NF3+2H2O=3HF+HNO2。