Question

（15分）工业上利用N₂和H₂可以合成NH₃，NH₃又可以进一步制备联氨（N₂H₄）等。
（1）火箭常用N₂H₄作燃料，N₂O₄作氧化剂。已知：
N₂（g） + 2O₂（g）＝2NO₂（g）                                   △H = +67．7 kJ·mol^－1
N₂H₄（g） + O₂（g）＝N₂（g） + 2H₂O（g）     △H =－534．0 kJ·mol^－1
NO₂（g）1/2N₂O₄（g）                                      △H =－26．35 kJ·mol^－1
试写出气态联氨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）联氨——空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20％～30％的氢氧化钾溶液。该电池放电时，正极的电极反应式为　　      。
（3）在300℃时，改变起始反应物中氢气的物质的量对反应N₂（g） + 3H₂（g） 2NH₃（g） △H＜0的影响如图所示。

①请在图中画出400℃时对应的图像。
②在a、b、c三点中，H₂ 的转化率最高的是　　         （填字母）。
（4）硝酸工业生产中的尾气可用纯碱溶液吸收，有关的化学反应为：
2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂             NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂
若在标准状况下有NO、NO₂的混合气体（不考虑N₂O₄）恰好与50mL 1．0 mol·L^-1的Na₂CO₃溶液反应完全，且生成NaNO₂和NaNO₃的物质的量的比为4：1，则在混合气体中NO气体的体积分数为多少?（请写出计算过程）

Answer 1

（共15分）
（1）2N₂H₄(g) + N₂O₄ (g)＝3N₂(g) + 4H₂O(g) △H = －1083.0 kJ·mol^－1（3分）
（2）O₂ + 4e^－+ 2H₂O＝4OH^－（2分）
（3）①（2分）      ② a（2分）
（4）30％（6分）

（1）根据盖斯定律可知②×2－（①＋③×2），即得到反应2N₂H₄(g) + N₂O₄ (g)＝3N₂(g) + 4H₂O(g)，所以该反应的反应热△H =－534．0 kJ·mol^－1×2－67．7 kJ·mol^－1＋26．35kJ·mol^－1×2＝－1083.0 kJ·mol^－1。
（2）原电池中负极失去电子，正极得到电子，所以正极是氧气得到电子。由于电解质是氢氧化钾，所以正极电极反应式是O₂ + 4e^－+ 2H₂O＝4OH^－。
（3）①升高温度。反应速率增大，到达平衡的时间减少。但由于正反应是放热反应，所以升高温度，氨气的含量是降低的，因此图像是。
②增大氢气的浓度，平衡向正反应方向移动，但氢气的转化率是降低的，所以图像中转化率最高的应该是a点。
（4）由反应的转化关系式可知，反应过程中钠原子是守恒的，所以如果设NaNO₂和和NaNO₃的物质的量分别为4a mol和a mol，则4a+a=50mL×10^-3mL?L^-1×1．0 mol?L^-1×2，解得：a=0．02 mol，所以NO、NO₂的物质的量分别是：0．03 mol、0．07 mol，因此NO所占的体积分数为30％。