Question

【題目】氨和肼(N2H4)既是一種工業原料，又是一種重要的化工產品。

（1）等物質的量的氨和肼分別與足量的二氧化氮反應，產物為氮氣和水。則轉移電子數目之比為_______。

（2）肼在一定條件下可發生分解反應：3N2H4(g) N2(g)+4NH3(g)，己知斷裂1mol N―H、N―N、N≡N分別需要吸收能量390.8kJ、193 kJ、946 kJ。則該反應的反應熱△H=______kJ/mol。

（3）氨的催化氧化過程主要有以下兩個反應：

(i)4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H=-905.5kJ/mol

(ii)4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H=-1267 kJ/mol

①一定溫度下，在2L密閉容器中充入10/3mol NH3與3mol O2發生反應(ii)，達到平衡后測得容器中NH3的物質的量為2mol；則反應(ii)的化學平衡常數K=_________；維持溫度和體積不變，向反應(ii)中再充入10/3mol NH3與3mol O2，達平衡后，N2(g)的體積分數將__________（填變大、變小、不變）。

②測得溫度對NO、N2產率的影響如下圖所示。下列說法錯誤的是_________。

A．升高溫度，反應(i)和(ii)的平衡常數均增大

B．840 ℃后升高溫度，反應(i)的正反應速率減小，反應(ii)的正反應速率增大

C．900℃后，NO產率下降的主要原因是反應(i)平衡逆向移動

D．800℃左右時，氨的催化氧化主要按照反應(i)進行

（4）N2H4-O2燃料電池是一種高效低污染的新型電池，其結構如圖所示：

a極的電極反應方程式為______________； b極的電極反應為____________________。

Answer 1

【答案】 3：4 -367 1/9 變小 AB N2H4 -4e-+4OH-=N2+4H2O O2+4e-+2H2O=4OH-

【解析】（1）氨和肼(N2H4)中氮元素化合價分別是－3價和－2價，氮氣中氮元素是0價，則等物質的量的氨和肼分別與足量的二氧化氮反應，產物為氮氣和水，轉移電子數目之比為3：4。（2）反應熱等于斷鍵吸收的能量和形成化學鍵所放出的能量的差值，則該反應的反應熱△H=(3×4×390.8 +3×193－946－4×3×90.8)kJ/mol＝-367kJ/mol。（3）①根據方程式可知

4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)

起始濃度（mol/L） 5/3 1.5 0 0

轉化濃度（mol/L） 2/3 0.5 1/3 1

平衡濃度（mol/L） 1 1 1/3 1

所以化學平衡常數K=

維持溫度和體積不變，向反應(ii)中再充入10/3mol NH3與3mol O2，相當于增大壓強，平衡向體積減小的逆反應方向進行，達平衡后，N2(g)的體積分數將變小。②A．反應均是放熱反應，升高溫度，反應(i)和(ii)的平衡常數均減小，A錯誤；B．840 ℃后升高溫度，正反應速率均增大，B錯誤；C．900℃后，NO產率下降的主要原因是反應(i)平衡逆向移動，C正確；D．800℃左右時NO含量最高，氮氣含量很小，說明氨的催化氧化主要按照反應(i)進行，D正確，答案選AB。（4）a極生成氨氣，說明肼失去電子發生氧化反應，電極反應方程式為N2H4 -4e-+4OH-=N2+4H2O；b極是陰極，氧氣得到電子，電極反應為O2+4e-+2H2O=4OH-。