Question

2013年12月15日4时搭载长征系列火箭的“玉兔号”顺利驶抵月球表面，实现了五星红旗耀月球的创举。火箭升空需要高能燃料，通常用肼（N2H4）作燃料，N2O4做氧化剂。请回答下列问题：

（1）已知：N2(g) + 2O2(g) == 2NO2(g)????????????????? ΔH= + 67.7kJ·mol-1

N2H4(g) + O2（g）== N2(g) + 2H2O(g)????? ΔH= - 534.0kJ·mol-1

2NO2(g) N2O4（g）????????????? ΔH= - 52.7kJ·mol-1

写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：?????????????????????????????????? ；

（2）工业上用次氯酸钠与过量的氨气反应制备肼，该反应的化学方程式为：???????????????????????????????????? ；

（3）工业上可以用下列反应原理制备氨气：

2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)?? ΔH= Q kJ·mol-1

①已知该反应的平衡常数K与温度的关系如图，则此反应的 Q ?????? 0 （填“＞”“＜”或“=”）。

②若起始加入氮气和水，15分钟后，反应达到平衡，此时NH3的浓度为0.3mol/L，则用氧气表示的反应速率为??????????? 。

③常温下，如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时， ???????? （选填编号）.

A．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化????

B．v（N2）/v（O2）=2∶3

C．容器中气体的密度不随时间而变化

D．通入稀有气体能提高反应的速率

E．若向容器中继续加入N2，N2的转化率将增大

（4）最近华南理工大提出利用电解法制H2O2并以此处理废氨水，装置如图。

①为不影响H2O2的产量，需要向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5，则所得废氨水溶液中c(NH4+) ?????? c(NO3-)（填“＞”“＜”或“=”）；

②Ir—Ru惰性电极有吸附O2作用，该电极的电极反应为????????????????????? ；

③理论上电路中每转移3mol电子，最多可以处理NH3·H2O的物质的量为???????????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1）2N2H4(g) + N2O4(g)=3N2(g) + 4H2O(g)? ΔH=－1083.0 kJ·mol-1 （3分）

（2）NaClO + 2 NH3 =N2H4 + NaCl + H2O? （2分）

（3）① ＞（2分）② 0.015mol·L-1·min-1 （2分）

③ ABC（3分，少选一个扣1分，错选不得分）

（4）①＜?????? ②O2+2H++2e- =H2O2???????? ③1mol （毎空各2分）

【解析】

试题分析：（1）①N2（g）+2O2（g）═2NO2（g）△H=+67.7kJ?mol-1

②N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g）△H=-534.0kJ?mol-1

③2NO2（g）═N2O4（g）△H=-52.7kJ?mol-1

依据盖斯定律②-（①+③）得到2N2H4（g）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-1 083.0 kJ?mol-1。

（2）次氯酸钠与过量的氨反应制备肼氨气被氧化为肼，本身被还原为氯离子，结合原子守恒配平写出化学方程式为：NaClO+2NH3═N2H4+NaCl+H2O

（3）①根据图中曲线可以看出，随着温度升高，平衡常数K逐渐增大，说明温度升高，平衡向正反应方向移动，?H>0。

②v(O2)=3/4v(NH3)=3/4×0.3mol/L÷15min= 0.015mol·L-1·min-1 。

③A、当反应达到平衡时，各物质的物质的量不变，所以容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化，正确；B、化学反应速率之比等于系数之比，所以v（N2）/v（O2）=2∶3，正确；C、当反应达到平衡时，气体的质量和体积不再变化，所以容器中气体的密度不随时间而变化，正确；D、因为密闭容器的体积保持不变，所以通入稀有气体，原气体浓度不变，则反应速率不变，错误；E、若向容器中继续加入N2，N2的转化率将减小，错误。

（4）①，根据电荷守恒可得：c(NH4+)+c(H+)=C(NO3?)+c(OH?)，因为溶液的pH为5，则c(H+)>c(OH?)，所以c(NH4+)<c(NO3?)。

②因为溶液的pH为5，含有较多H+，根据题意和图可知O2在H+存在的情况下得电子生成H2O2，电极方程式为：O2+2H++2e- =H2O2

③根据示意图可知NH3·H2O被氧化为N2，根据化合价的变化，NH3·H2O ~ 3e?，所以理论上电路中每转移3mol电子，最多可以处理NH3·H2O的物质的量为1mol。

考点：本题考查热化学方程式的书写、化学方程式和电极方程式的书写、化学反应速率和化学平衡、电解原理、离子浓度比较、电子转移。