题目内容

12．N2H4（肼）可作用制药的原料，也可作火箭的燃料．
（1）肼能与酸反应．N2H6C12溶液呈弱酸性，在水中存在如下反应：
①N2H62++H2O?N2H5++H3O+平衡常数K1
②N2H5++H2O?N2H4+H3O+平衡常数K2
相同温度下，K1＞K2，其主要原因有两个：
①电荷因素，N2H5+水解程度小于N2H62+；
②第一步水解生成H3O+对第二步水解有抑制作用；
（2）工业上，可用次氯酸钠与氨反应制备肼，副产物对环境友好，该反应化学方程式是2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O．
（3）气态肼在催化剂作用下分解只产生两种气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色．在 密闭容器中发生上述反应，平衡体系中肼的体积分数与温度关系如图1所示．


①P2＞P1（填：＜、＞或=，下同）．
②反应I：N2H4（g）?N2（g）+4NH3（g）△H1；
反应II：N2（g）+3H2（g）?△2NH3（g）△H2．
△H1＞△H2
7N2H4（g）?8NH3（g）+3N2（g）+2H2（g）△H
△H=$\frac{7}{3}△{H}_{1}-\frac{2}{3}△{H}_{2}$（用△H1、△H2表示）．
③向1L恒容密闭容器中充入0.1mol N2H4，在30℃、Ni-Pt催化剂作用下发生反应N2H4（g）?N2（g）+2H2（g），测得混合物体系中（只含N2、H2、N2H4），n（N2）+n（H2）/n（N2H4）（用y表示）与时间的关系如图2所示．
4分钟时反应到达平衡，0～4.0min时间内H2的平均生成速率v（H2）=0.025mol/（L•min）．
（4）肼还可以制备肼-碱性燃料电池，氧化产物为稳定的对环境友好的物质．该电池负极的电极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O；若以肼-氧气碱性燃料电池为电源，以NiSO4溶液为电镀液，在金属器具上镀镍，开始两极质量相等，当两极质量之差为1.174g时，燃料电池中内电路至少有0.02mol OH-迁移通过阴离子交换膜．

分析 （1）②考虑多元弱酸分步电离时，一级电离程度大于二级电离，且一级电离出H+，抑制二级电离出H+；
（2）工业上，可用次氯酸钠与氨反应制备肼，副产物对环境友好，反应为氧化还原反应，注意配平，据此写出反应的离子方程式；
（3）①气态肼在催化剂作用下分解只产生两种气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，可推断两种气体分别为N2和NH3，反应方程式为：3N2H4$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N2+4NH3，反应为气体数增多的反应，随着反应进行，体系压强增大，减小压强有利于化学平衡向正反应方向移动，据此判断；
②根据图1分析3N2H4$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N2+4NH3的焓变情况，结合盖斯定律，据此判断；
③根据图象计算平衡时H2的物质的量，则0～4.0min时间内H2的平均生成速率v（H2）=$\frac{△n}{V△t}$，据此计算；
（4）原电池负极发生的反应是物质失去电子，发生氧化反应，肼可被氧化为稳定的对环境友好的物质，则为N2，考虑到是碱性环境下，根据电荷守恒，产物中OH-应参与反应，生成H2O，据此写出电池负极的电极反应式，根据电子得失守恒计算．

解答 解：（1）②考虑多元弱酸分步电离时，一级电离程度大于二级电离，且一级电离出H+，抑制二级电离出H+，
则相同温度下，K1＞K2的主要原因还有：第一步水解生成H3O+对第二步水解有抑制作用，
故答案为：第一步水解生成H3O+对第二步水解有抑制作用；
（2）工业上，可用次氯酸钠与氨反应制备肼，副产物对环境友好，反应为氧化还原反应，这反应的离子方程式为：2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O，
故答案为：2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O；
（3）①气态肼在催化剂作用下分解只产生两种气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，可推断两种气体分别为N2和NH3，反应方程式为：3N2H4$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N2+4NH3，反应为气体数增多的反应，随着反应进行，体系压强增大，减小压强有利于化学平衡向正反应方向移动，因此可以表述为同温度下，较大的压强对应着较小的反应物平衡转化率，则NH3的体积分数就小，根据图象，压强大小关系为：p2＞p1，
故答案为：＞；
②根据图1，当压强相同时，随着温度升高，平衡时NH3的体积分数降低，表明升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，则反应3N2H4$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N2+4NH3 △H＜0，则反应I的△H1＜0，反应I-2×反应II可以得到：3N2H4?4N2+6H2，这是分解反应，反应吸热，根据盖斯定律，该反应焓变=△H1-2△H2＞0，则△H1＞△H2，
所求反应为7N2H4（g）?8NH3（g）+3N2（g）+2H2（g），该反应可由$\frac{7}{7}×反应I-\frac{2}{3}反应II$得到，根据盖斯定律，该反应的焓变为△H=$\frac{7}{3}$△H1-$\frac{2}{3}$△H2，
故答案为：＞；$\frac{7}{3}$△H1-$\frac{2}{3}$△H2；
③反应为：N2H4（g）?N2（g）+2H2（g），4min时，反应达到平衡，根据图2，此时$y=\frac{n（{N}_{2}）+n（{H}_{2}）}{n（{N}_{2}{H}_{4}）}$=3，根据反应关系，平衡时存在n（H2）=2n（N2），所以平衡时n（N2）=n（N2H4），根据物料守恒，n（N2）+n（N2H4）=0.1mol，因此平衡时，n（H2）=0.1mol，达到平衡时，H2的物质的量改变量为△n=0.1mol，容器体积为1L，反应经历时间为△t=4min，则0～4.0min时间内H2的平均生成速率v（H2）=$\frac{△n}{V△t}$=$\frac{0.1mol}{1L×4min}$=0.025mol/（L•min），
故答案为：0.025mol/（L•min）；
（4）原电池负极发生的反应是物质失去电子，发生氧化反应，肼可被氧化为稳定的对环境友好的物质，则为N2，考虑到是碱性环境下，根据电荷守恒，产物中OH-应参与反应，生成H2O，则该电池负极的电极反应式为：N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O，
若以肼-氧气碱性燃料电池为电源，以NiSO4溶液为电镀液，在金属器具上镀镍，则阴极的电极反应应为：Ni2++2e-=Ni，阳极的电极反应为：Ni-2e-=Ni2+，设电解反应转移电子数为xmol，开始两极质量相等，当两极质量之差为1.174g时，建立关系：$\frac{1}{2}x×59-（-\frac{1}{2}x×59）=1.174$，解得x=0.02，根据电子得失守恒，则燃料电池中内电路至少有0.02molOH-转移，
故答案为：N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O；0.02．

点评 本题主要考查化学原理部分知识，涉及到弱电解质的电离平衡，氧化还原反应方程式的书写和配平，化学平衡的移动，盖斯定律的应用，化学反应速率的计算，电化学原理，电极反应式的书写，注意电子转移守恒的应用，题目考查综合能力，易错点为（4）的第二问，需要明确电镀反应的电极反应式，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
4．药物阿佐昔芬H主要用于防治骨质疏松症和预防乳腺癌．合成路线如下：

（1）H（阿佐昔芬）中含氧官能团的名称为醚键、酚羟基．
（2）试剂X的分子式为C7H8OS，写出X的结构简式．
（3）D→E的反应类型是氧化反应，E→F的反应类型是取代反应
（4）写出满足下列条件B（）的一种同分异构体的结构简式或
Ⅰ．能发生银镜反应．
Ⅱ．含苯环，核磁共振氢谱显示其有3种不同化学环境的氢原子．
（5）已知：$→_{CH_{3}OH}^{H_{2}/Pd}$请以CH3OH 和 为原料制备 ，写出制备的合成路线流程图（无机试剂任用，合成路线流程图示例见本题题干）．
5．下列各组比较正确的是（　　）
A．酸性：H2SO4＜H2SO3B．碱性：NaOH＞Mg（OH）2
C．最外层电子数：Ne=HeD．电子层数：P＞Si
2．名句“春天时到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”中的“丝”和“泪”成分分别是（　　）
A．纤维素  脂肪B．蛋白质  油脂C．蛋白质  液态烃D．纤维素  液态烃
7．电镀产生的工业废水含有的重金属离子（Cu2+、Ni2+等）和CN形成难以除去的络合物，用电解法制备高铁酸钠（Na2FeO4）处理废水是目前比较先进的方法．已知氰化氢有毒易挥发．电解装置如图所示，下列选项正确的是（　　）
A．铁片连接电源的负极
B．电解时，每生成lmolFeO42-，转移电子3mol
C．CN被氧化成CO2和N2，Cu2+、Ni2+形成难溶碱而除去
D．已知HFeO4-的氧化性比FeO42-更强，故pH＜7时处理废水效率更高
17．有A、B、C、D四种元素，A元素形成的-2价阴离子比氦原子的核外电子数多8个，B元素的一种氧化物为淡黄色固体，该固体放置在空气中能生成A的单质．C为原子核内有12个中子的二价金属，当2.4克C与足量盐酸反应时，在标准状况下放出氢气2.24L．D的M层上7个电子．
（1）D在周期表中的位置第三周期第ⅦA族用电子式表示B与D形成的化合物的过程．
（2）C与D两元素最高价氧化物的水化物反应的离子方程式Mg（OH）2+2H+=Mg2++2H2O．
（3）一定量的B2A2与CO2反应后的固体物质，恰好与0.8mol稀盐酸完全反应生成正盐，并收集到025mol气体，则该固体物质的组成及其物质的量为0.1molNa2CO3、0.3molNa2O2．
4．如图所示装置中，明显有电流产生的是（　　）
A．
酒精		B．
NaNO3溶液		C．
AgNO3溶液		D．
稀硫酸
1．下列说法正确的是（　　）
A．化学反应不一定都伴随着能量的变化
B．H2O（g）-→H2O（l）该过程放出大量的热，但该过程不是放热反应
C．化学反应中能量的变化都表现为热量的变化
D．对于如图所示的过程，是吸收能量的过程
2．X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素，其中元素X的原子最外层电子数为其 周期数的两倍，元素Y和W分别形成的A2B型氢化物均为V形分子，元素Z的原子半径是短周期元素中最大的．下列说法中正确的是（　　）
A．元素Z、W的简单离子半径：Z＞W
B．元素X与氢元素形成的原子个数之比为1：1的化合物有很多种
C．由这些元素形成的三原子分子中，空间结构为直线形的有XY2、XW2、WY2
D．元素Y与Z可形成含有非极性键的共价化合物

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网