Question

工業上利用N₂和H₂可以合成NH₃，NH₃又可以進一步制備聯氨（N₂H₄）等．
（1）火箭常用N₂H₄作燃料，N₂O₄作氧化劑．已知：
     N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=67.7kJ?mol^-1
     N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ?mol^-1
     NO₂（g）?

1

2

N₂O₄（g）△H=--26.35kJmol^-1
試寫出氣態聯氨在氣態四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態水的熱化學方程式：

 

．
（2）聯氨--空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質溶液是20%～30%的氫氨化鉀溶液．該電池放電時，正極的電極反應式為

 

．
（3）在300℃時，改變起始反應物中氫氣的物質的量對反應N₂（g）+2H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0的影響如圖所示．
①請在圖中畫出400℃時對應的圖象．
②在a、b、c三點中，H₂的轉化率最高的是

 

（填字母）．

Answer 1

分析：（1）根據蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以合適的系數進行適當的加減，反應熱也乘以相應的系數進行相應的加減；
（2）燃料電池的正極是燃料空氣中的氧氣得電子發生還原反應，即O₂ +4e^-+2H₂O=4OH^-；
（3）①溫度對化學平衡移動的影響，升高溫度化學平衡向逆反應移動氨氣的平衡百分含量減少；
②化學平衡轉化率的考查，對多種物質參加反應，改變其中一種物質，對另一物質轉化率的影響．

解答：解：（1）已知：①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ?mol^-1
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ?mol^-1
③NO₂（g）?

1

2

N₂O₄（g）△H=-26.35kJ?mol^-1
根據蓋斯定律，②×2-①-③×2得2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g），
故△H=2×（-534.0kJ?mol^-1）-67.7kJ?mol^-1-2×（-26.35kJ?mol^-1）=-1083kJ?mol^-1，
故熱化學方程式為2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083kJ?mol^-1，
故答案為：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083kJ?mol^-1；
（2）燃料電池的正極是燃料空氣中的氧氣得電子發生還原反應，1mol氧氣得到4mol電子，結合2mol電子生成4molOH^-，故答案為：O₂ +4e^-+2H₂O=4OH^-；
（3）①正反應是放熱反應，則升高溫度，平衡向逆反應方向移動，所以當溫度升高時氨氣的含量降低，故圖象為，故答案為：．
②在可逆反應A+B?C中增加一種反應物A的量，等于提高另一種反應物B的轉化率，而A本身的轉化率反而降低，所以氫氣的量越小，H₂的轉化率最高，故答案為：a．

點評：本題考查利用蓋斯定律進行反應熱計算、燃料電池電極反應方程式的書寫，以及化學平衡原理的考查，也體現了利用所學課本知識能夠學以致用，該題基礎性強，難度中等，注意電極反應式的書寫，為易錯點、難點．