Question

3．氮元素的氢化物和氧化物在工业 和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：
（1）氮元素在元素周期表的位置是第二周期，第ⅤA族；
（2）肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N₂O₄反应生成N₂和水蒸气．
已知：①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ•mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
写出肼和N₂O₄反应的热化学方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（3）肼-空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；
（4）已知拆开1mol H-H键，1mol N-H键，1mol N≡N键分别需要吸收的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N₂与H₂反应生成NH₃的热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）氮元素原子序数为7，原子核外有2个电子层，最外层电子数为5；
（2）根据盖斯定律，②×2-①可得目标热化学方程式；
（3）从作为燃料电池时，负极发生氧化反应的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂；
（4）化学反应中，化学键断裂吸收能量，形成新化学键放出能量，根据方程式计算分别吸收和放出的能量，以此计算反应热并判断吸热还是放热．

解答 解：（1）氮元素原子序数为7，原子核外有2个电子层，最外层电子数为5，氮元素在元素周期表的位置是第二周期，第ⅤA族，
故答案为：第二周期，第ⅤA族；
（2）肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N₂H₄反应生成N₂和水蒸气，将方程式②×2-①得肼和N₂H₄ 反应的热化学方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol，
故答案为：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（3）肼一空气燃料碱性电池中，负极上肼失电子和氢氧根离子反应生成水和氮气，电极反应式为：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂，
故答案为：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；
（4）在反应N₂+3H₂?2NH₃中，断裂3molH-H键，1mol N三N键共吸收的能量为：3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2mol NH₃，共形成6mol N-H键，放出的能量为：6×391kJ=2346kJ，吸收的能量少，放出的能量多，该反应为放热反应，放出的热量为：2346kJ-2254kJ=92kJ，即N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1，故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1．

点评 本题主要考查了热化学方程式的书写，需要注意的有：物质的状态、反应热的数值与单位，反应热的数值与化学方程式前面的系数成正比．同时还考查了反应热的计算，题目难度不大，注意把握从键能的角度计算反应热的方法．