题目内容
氮是地球上含量丰富的一种元素，氨和肼（N2H4）是氮的两种常见化合物，在科学技术和生产中有重要的应用．Ⅰ．（1）N2H4中的N原子最外层达到8电子稳定结构，写出N2H4的结构式
（2）NH3与NaClO反应可得到肼（N2H4），该反应的化学方程式为
（3）肼是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示，写出肼燃烧的热化学方程式
Ⅱ．氨的合成是最重要的化工生产之一．已知：
N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ?mol-1
在3个体积均为2L的密闭容器中，在相同的温度下，使用相同的催化剂合成氨，实验测得反应在起始、达到平衡时的有关数据如下表所示：
| 容 器 | 甲 | 乙 | 丙 |
| 反应物投入量 | 3mol H2、2mol N2 | 6mol H2、4mol N2 | 2mol NH3 |
| 达到平衡的时间（min） | 5 | 8 | |
| N2的浓度（mol?L） | c1 | 1.5 | |
| NH的体积分数 | ω1 | ω2 | ω3 |
| 混合气体密度（g?L） | ρ1 | ρ2 |
（1）下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是
a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2 b．v（N2）正=3v（H2）逆
c．容器内压强保持不变 d．混合气体的密度保持不变
（2）分析上表数据，下列关系正确的是
A．2c1＞1.5mol?L-1 B．w3=w1 C．2ρ1=ρ2 D．K甲=K乙=K丙
（3）容器乙中反应从开始到达平衡平均速率为v（H2）=
Ⅲ．直接供氨式碱性燃料电池的电池反应式是4NH3+3O2═2N2+6H2O，电解质溶液一般使用KOH溶液，则负极电极反应式是
考点：等效平衡,反应热和焓变,化学电源新型电池,化学平衡状态的判断
专题：基本概念与基本理论
分析：Ⅰ（1）依据氮原子最外层电子数为3，易形成3个共价键分析形成8电子结构，依据结构式书写方法写出；
（2）依据氧化还原反应电子守恒分析判断产物和配平化学方程式；
（3）根据盖斯定律可求得反应热，再写出热化学方程式；
Ⅱ（1）达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，以此判断；
（2）先将丙中的数据按照化学计量数转化成反应物氮气、氢气的物质的量，然后利用等效平衡知识进行分析；
（3）先计算出用氮气表示的反应速率，然后利用化学计量数关系计算出用氢气表示的反应速率；
Ⅲ．氨气为碱性气体，电解质溶液应呈碱性，负极发生氧化反应，氨气被氧化生产氮气，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O．
（2）依据氧化还原反应电子守恒分析判断产物和配平化学方程式；
（3）根据盖斯定律可求得反应热，再写出热化学方程式；
Ⅱ（1）达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，以此判断；
（2）先将丙中的数据按照化学计量数转化成反应物氮气、氢气的物质的量，然后利用等效平衡知识进行分析；
（3）先计算出用氮气表示的反应速率，然后利用化学计量数关系计算出用氢气表示的反应速率；
Ⅲ．氨气为碱性气体，电解质溶液应呈碱性，负极发生氧化反应，氨气被氧化生产氮气，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O．
解答：
解：Ⅰ（1）N2H4中的N原子可达到8电子的稳定结构，氮原子最外层3个电子形成三对共用电子对，和未成键的一对电子形成8电子稳定结构，每个氮原子和两个氢原子形成共价键，氮原子间形成一个共价键，结构式为：
，故答案为：；
（2）NH3与NaClO反应可得到肼（N2H4），氮元素化合价升高被氧化，次氯酸钠做氧化剂被还原为氯化钠，依据原子守恒配平写出化学方程式为2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O，
故答案为：2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O；
（3）由图可知，在反应 N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g）中△H=2218kJ?mol-1-2752kJ?mol-1=-534 kJ?mol-1，所以热化学方程式为：N2 H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g ）△H=-534 kJ?mol-1，故答案为：N2 H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g ）△H=-534 kJ?mol-1；
Ⅱ（1）a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2，不能说明达到判断状态，取决于起始配料比和转化程度，故a错误；
b．当3v（N2）正=v（H2）逆时，才说明达到平衡状态，故b错误；
c．容器内压强保持不变，可说明达到平衡状态，故c正确；
d．恒容时体积不变，质量不变，则混合气体的密度保持不变，不能达到平衡状态，故d错误．
故答案为：c；
（2）恒温、恒容条件下：
A．假设乙容器的容积为4L，则达到平衡时甲乙为等效平衡，各组分的含量、浓度相等，此时氮气的浓度为c1，然后将容器的容积缩小到2L，若平衡不移动，2c1=1.5mol/L，由于压强增大，平衡向着正向移动，氨气的浓度增大，所以2c1＞1.5mol/L，故A正确；
B．丙中2mol氨气相当于加入了1mol氮气、3mol氢气，而甲中为3mol H2、2mol N2，由于丙反应物氮气的物质的量减小，生成的氨气的物质的量减小，所以ω3＜ω1，故B错误；
C．反应前后都是气体，容器的容积都是2L，乙中混合气体的质量为甲的2倍，根据ρ=
可知：2ρ1=ρ2，故C正确；
D．因为温度相同，故K甲=K乙=K丙，故D正确；
故选ACD；
（3）容器乙中，反应前氮气的浓度为：
=2mol/L，氮气的平均反应速率为：v（N2）=
=0.1mol?L-1?min-1，根据反应3H2（g）+N2（g）?2NH3（g）可知：v（H2）=3v（N2）=0.3 mol?L-1?min-1，故答案为：0.3 mol?L-1?min-1；
Ⅲ．氨气为碱性气体，电解质溶液应呈碱性，负极发生氧化反应，氨气被氧化生产氮气，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，故答案为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O．
，故答案为：；（2）NH3与NaClO反应可得到肼（N2H4），氮元素化合价升高被氧化，次氯酸钠做氧化剂被还原为氯化钠，依据原子守恒配平写出化学方程式为2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O，
故答案为：2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O；
（3）由图可知，在反应 N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g）中△H=2218kJ?mol-1-2752kJ?mol-1=-534 kJ?mol-1，所以热化学方程式为：N2 H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g ）△H=-534 kJ?mol-1，故答案为：N2 H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g ）△H=-534 kJ?mol-1；
Ⅱ（1）a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2，不能说明达到判断状态，取决于起始配料比和转化程度，故a错误；
b．当3v（N2）正=v（H2）逆时，才说明达到平衡状态，故b错误；
c．容器内压强保持不变，可说明达到平衡状态，故c正确；
d．恒容时体积不变，质量不变，则混合气体的密度保持不变，不能达到平衡状态，故d错误．
故答案为：c；
（2）恒温、恒容条件下：
A．假设乙容器的容积为4L，则达到平衡时甲乙为等效平衡，各组分的含量、浓度相等，此时氮气的浓度为c1，然后将容器的容积缩小到2L，若平衡不移动，2c1=1.5mol/L，由于压强增大，平衡向着正向移动，氨气的浓度增大，所以2c1＞1.5mol/L，故A正确；
B．丙中2mol氨气相当于加入了1mol氮气、3mol氢气，而甲中为3mol H2、2mol N2，由于丙反应物氮气的物质的量减小，生成的氨气的物质的量减小，所以ω3＜ω1，故B错误；
C．反应前后都是气体，容器的容积都是2L，乙中混合气体的质量为甲的2倍，根据ρ=
| m |
| V |
D．因为温度相同，故K甲=K乙=K丙，故D正确；
故选ACD；
（3）容器乙中，反应前氮气的浓度为：
| 4mol |
| 2L |
| 2mol/L-1.5mol/L |
| 5min |
Ⅲ．氨气为碱性气体，电解质溶液应呈碱性，负极发生氧化反应，氨气被氧化生产氮气，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，故答案为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O．
点评：本题考查了化学平衡的影响因素分析、化学反应速率的影响因素判断、化学反应速率的计算等知识，题目难度中等，注意掌握化学平衡的影响因素、化学反应速率的计算方法，能够利用盖斯定律求算反应中的焓变．
练习册系列答案
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