Question

27.（14分）氮是一种非常重要的元素，它的单质和化合物应用广泛，在科学技术和生产中有重要的应用。试回答下列问题：

（1）N2和H2为原料合成氨气的反应为：N2（g）+3H2（g）2NH3（g） △H<0，下列措施可以提高H2的转化率是（填选项序号） 。

a．选择适当的催化剂 b．增大压强

c．及时分离生成的NH3 d．升高温度

（2）在恒温条件下，将N2与H2按一定比例混合的气体充入一个2L固定容积的密闭容器中，10分钟后反应达平衡时，n（N2）=1.0mol，n（H2）=1.0mol，n（NH3）=0.4mol，则反应速率v（N2）= mol/(L·min)。

（3）在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO（g）+O2（g）2NO2（g） △H>0

该反应的反应速率（v）随时间（t）变化的关系如下图所示。若t2、t4时刻只改变一个条件，下列说法正确的是（填选项序号） 。

a．在t1-t­2时，可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态

b．在t2时，采取的措施一定是升高温度

c．在t3-t4时，可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态

d．在t0-t5时，容器内NO2的体积分数在t3-t4时值的最大

（4）氨和联氨（N2H4）是氮的两种常见化合物，最常见的制备联氨的方法是以丙酮为催化剂，用次氯酸钠与氨气反应，该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2:1，写出该反应的化学方程式： 。

（5）已知：N2(g)+O2(g) = 2NO(g) △H=+180.5kJ/mol

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=－92.4kJ/mol

2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) △H=－483.6kJ/mol

若有17 g 氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为 。

（6）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 ．从理论上分析，该电池工作过程中 (填“需要”或“不需要”)补充碱(KOH)．

Answer 1

（1） bc

（2）0.01

（3）a d

（4）NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O

（5）226.25 kJ

（6）2NH3+6OH——6e—=N2+6H2O；不需要

【解析】

试题分析：（1）选择催化剂只能加快反应速率，但不影响平衡的移动，H2的转化率不变；增大压强，平衡向体积缩小的方向移动，即平衡正向移动，H2的转化率增大；分离出NH3，生成物浓度降低，平衡正移，H2的转化率增大；升高温度，平衡向吸热的方向移动，即逆向移动，H2的转化率降低。

（2） N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

始 1.2 1.6 0

转 0.2 0.6 0.4

平 1 1 0.4

V(N2)=mol/(L·S)=0.01 mol/(L·S)

（3）2NO（g）+O2（g）2NO2（g） △H>0，反应为气体体积减小的放热反应，a.该反应是气体物质的量减小的反应，恒温恒容时，压强不变，说明达到平衡；b.正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，在t2时，正逆速率都增大，且正反应速率增大更多，平衡正移，该反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡正移，转化率增大，不是升温变化；c.恒容条件下，反应混合气体的总质量不变，密度始终不变，所以不能说明反应达到平衡状态；d.由图可知，在t2时，改变条件平衡正移，t3时达到平衡，t4时瞬间正反应速率不变，逆反应速率减小，平衡正移，应是NO2降低的浓度，故容器内NO2的体积分数在t3时值最大。

（4）制备肼的方法，是以次氯酸钠氧化氨气，反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2:1，制得肼的稀溶液，反应为NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O

（5）根据盖斯定律，△H=①×2-②×2+③×3=905.2kJ/mol，那么17g即1mol氨气催化氧化所放出的热量为×905.2kJ/mol=226.25 kJ

（6）燃料电池中，负极是燃料发生失电子的氧化反应，所以氨气作为燃料电池燃气时，负极上史氨气失电子的过程，即2NH3+6OH——6e—=N2+6H2O；正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-,根据电子守恒分析，正负极反应和生成的OH-相同，理论上分析不需要补充KOH。

考点：化学平衡及影响因素、热化学方程式、化学电源、