Question

14．NH₃是一种重要的化工原料，在生产、生活中用途广泛．

（1）已知：

共价键	键能/kJ•mol-1
H-H	436
N≡N	946
N-H	391

注：拆开气态物质中1mol某种共价键需要吸收的能量，就是该共价键的键能．
N₂ （g）+3H₂ （g）?2NH₃ （g）△H=-92kJ•mol^-1
（2）一定温度下，向恒容的密闭容器中充入N₂和H₂发生反应：N₂+3H₂?2NH₃，测得各组分浓度随时间变化如图1所示．
①表示c（N₂）的曲线是曲线A（填“曲线A”、“曲线B”或“曲线C”）．
②0～t₀时用H₂表示反应速率v（H₂）$\frac{0.6}{{t}_{0}}$mol•L^-1•min^-1．
③下列能说明该反应达到平衡的是a、d
a．混合气体的压强不再变化
b．2c（H₂）=3c（NH₃）
c．混合气体的质量不再变化
d．NH₃的体积分数不再变化
（3）潜艇中使用的液氨-液氧燃料电池工作原理如图2所示：
①电极b名称是正极．
②电解质溶液中OH^-离子向电极a移动（填“电极a”或“电极b”）．
③电极a的电极反应式为2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O．
（4）可通过NH₃与NaClO反应来制得火箭燃料肼（N₂H₄）．该反应的化学反应方程式是2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据键能与反应的焓变的计算关系：△H=反应物总键能-生成物总键能计算；
（2）①一定温度下，向恒容的密闭容器中充入N₂和H₂发生反应：N₂+3H₂?2NH₃，根据图1的浓度变化，N₂作为反应物，随着反应浓度降低，浓度减小，根据化学计量数可知，在相同的时间内，N₂反应减少的量比H₂的少；
②0～t₀时间内，H₂的物质的量浓度变化为△c=1-0.4=0.6mol/L，根据化学反应平均速率计算公式：$v（{H}_{2}）=\frac{△c}{△t}$计算即可；
③反应为N₂+3H₂?2NH₃，联系常用判断化学平衡的方法：压强，体系放热，体积分数，化学反应速率分析；
（3）①电极a处发生的反应为NH₃转化为N₂和H₂O，在此过程中，N元素化合价是升高的，是失电子，在原电池中充当负极，因此电极b是正极；
②原电池中，电解质溶液中的阴离子向原电池的负极移动；
③电极a处发生的反应为为NH₃失去电子，转化为N₂和H₂O，据此书写电极反应表达式；
（4）较古老但仍然很有效的制备联氨，即肼（N₂H₄）的方法便是NaClO氧化过量的NH₃，但此反应制备的出来的是很稀的溶液，该反应为NaClO氧化过量的NH₃，产生肼，NaCl和水．

解答 解：（1）根据键能与反应的焓变的计算关系：△H=反应物总键能-生成物总键能，反应N₂+3H₂?2NH₃，其焓变为△H=946+3×436-2×3×391=-92kJ/mol．故答案为：-92．
（2）发生的反应为：N₂+3H₂?2NH₃，根据图1的浓度变化关系，考虑到，N₂作为反应物，随着反应浓度降低，浓度使减小的，曲线应在A和B中选，再考虑化学计量数，在相同时间段内，N₂反应减少的量比H₂的少，可见是A符合．故答案为：曲线A．
②0～t₀时间内，根据浓度变化图，H₂的物质的量浓度变化为△c=1-0.4=0.6mol/L，反应经历的时间为△t=t₀，根据化学反应的平均速率的计算公式：$v（{H}_{2}）=\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.6mol/L}{{t}_{0}min}=\frac{0.6}{{t}_{0}}mol/（L•min）$．故答案为：$\frac{0.6}{{t}_{0}}$．
③反应为N₂+3H₂?2NH₃，反应焓变△H＜0，随着反应进行，气体数是减小的，判断化学反应是否达到平衡，
a．随着反应的进行，气体数发生改变，体系压强改变，当混合气体的压强不再改变，可以判断反应达到平衡，故a可选；
b．H₂和NH₃的浓度关系随着反应的进行，不一定都是2c（H₂）=3c（NH₃），需视具体的反应的量才能确定，可能不满足这个关系，反应也已经达到了平衡，因此不可作为判据，故b不选；
c．根据质量守恒，整个密闭容器中，反应过程中总质量一直不变，不可作为反应是否达到平衡的判据，故c不选；
d．当NH₃的体积分数不再改变时，意味着体系的体积不再改变，NH₃的体积不再改变，可以作为判断化学平衡的判据，故d可选．
故选a、d．
（3）①电极a处发生的反应为NH₃转化为N₂和H₂O，在此过程中，N元素化合价是升高的，是失电子，在原电池中充当负极，因此电极b是正极．故答案为：正极．
②原电池中，电解质溶液中的阴离子向原电池的负极移动，这个装置中，电极a是正极，因此OH^-向电极a处移动．故答案为：电极a．
③电极a处发生的反应为为NH₃失去电子，转化为N₂和H₂O，则电极反应式为：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O．故答案为：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O．
（4）可通过NH₃与NaClO反应来制得火箭燃料肼（N₂H₄），反应为NaClO氧化过量的NH₃，产生肼，NaCl和水，因此反应方程式为：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O，故答案为：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O．

点评 本题考查化学平衡的移动，化学反应速率的计算，化学平衡的移动，电化学知识，氧化还原方程式的配平．考查较为综合，题目难度不大，是基础题．