Question

氮是地球上含量豐富的一種元素，氨和肼（N₂H₄）是氮的兩種常見化合物，在科學技術和生產中有重要的應用。
Ⅰ.（1）N₂H₄中的N原子最外層達到8電子穩定結構，寫出N₂H₄的結構式_____________。

（2）NH₃與NaClO反應可得到肼（N₂H₄），該反應的化學方程式為                。
（3）肼是一種高能燃料，有關化學反應的能量變化如右圖所示，寫出肼燃燒的熱化學方程式                                    。
Ⅱ.氨的合成是最重要的化工生產之一。已知：
N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1
在3個體積均為2L的密閉容器中，在相同的溫度下，使用相同的催化劑合成氨，實驗測得反應在起始、達到平衡時的有關數據如下表所示：    

試回答：
（1）下列各項能說明該反應已達到平衡狀態的是______________（填寫序號字母）。
a．容器內N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1︰3︰2
b．v（N₂）_正＝3v（H₂）_逆
c．容器內壓強保持不變
d．混合氣體的密度保持不變
（2）分析上表數據，下列關系正確的是_________（填寫序號字母）。

A．2c1＞1.5mol·L-1

B．w3=w1

C．2ρ1=ρ2

D．K甲= K乙= K丙

（3）容器乙中反應從開始到達平衡平均速率為v(H₂)= _____________。
III.直接供氨式堿性燃料電池的電池反應式是4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，電解質溶液一般使用KOH溶液，則負極電極反應式是__________        。

Answer 1

Ⅰ．（1）（1分）
（2） 2NH₃+NaClO＝N₂ H₄+NaCl+H₂O（2分）
（3）N₂ H_4(g) + O₂(g) = N₂(g) + 2H₂O(g ) ΔH＝－534 kJ·mol^－1（2分）
Ⅱ．（1）C（2分）
（2）A C D（3分）
（3）0.3 mol·L^-1·min^-1（2分）
III．2NH₃ + 6OH^- + 6e^- = N₂ + 6H₂O（2分）

試題分析：Ⅰ．（1）N₂H₄中的N原子可達到8電子的穩定結構，氮原子最外層3個電子形成三對共用電子對，和未成鍵的一對電子形成8電子穩定結構，每個氮原子和兩個氫原子形成共價鍵，氮原子間形成一個共價鍵，結構式為：，故答案為：；
⑵NH₃與NaClO反應可得到肼（N₂H₄），該反應的化學方程式為：2NH₃+NaClO＝N₂ H₄+NaCl+H₂O，答案：2NH₃+NaClO＝N₂ H₄+NaCl+H₂O；⑶從圖中讀出，△H=22218kJ·mol^－1-2752kJ·mol^－1=－534 kJ·mol^－1，所以肼燃燒生成氣態水的熱化學方程式為：N₂ H_4(g) + O₂(g) = N₂(g) + 2H₂O(g ) ΔH＝－534 kJ·mol^－1，答案：N₂ H_4(g) + O₂(g) = N₂(g) + 2H₂O(g ) ΔH＝－534 kJ·mol^－1；
Ⅱ．⑴A、應用速率之比來判斷，反應過程中按照比例進行反應，故A不能判斷該反應達到化學平衡狀態；B、按照速率之比等于系數之比，表述的是正反應速率，當某種物質的正反應速率和逆反應速率相等是表明反應達到平衡，所以當3v（N₂）正=v（H₂）逆 時反應達到平衡，故B不能判斷該反應達到化學平衡狀態；C、當容器內壓強保持不變，說明反應達到平衡，故C能判斷該反應達到化學平衡狀態；反應體系內質量守恒，體積一定，故混合氣體的密度不變，所以混合氣體的密度保持不變，不能說明反應達到平衡，故D不能判斷該反應達到化學平衡狀態；答案：C。
⑵A、正確，先用1.5L的容器進立與乙等效平衡，然后放大到3L，平衡向生成N₂的方向即逆方向移動，所以2c₁>1.5 mol·L ^―1; B、不正確，丙等效于3molH₂,1molN₂從正確向建立平衡，甲多加了1molN₂，平衡正向移動；C、正確，反應體系內質量守恒，體積一定，混合氣體的總質量甲是乙的2倍，所以混合氣體的密度，2ρ₁=ρ₂；D、正確，溫度不變，平衡常數不變，K_甲= K_乙= K_丙。答案：A C D。
⑶v(H₂)= 3v(N₂)= ，答案：0.3 mol·L^-1·min^-1；
III.NH₃作還原劑，生成1molN₂失去6mol電子，用OH^―調節使方程式兩邊電荷守恒，負極反應，2NH₃ + 6OH^- + 6e^- = N₂ + 6H₂O，答案：2NH₃ + 6OH^- + 6e^- = N₂ + 6H₂O