Question

氮元素的氫化物和氧化物在工業生產和國防建設中都有廣泛應用，回答下列問題：
（1）農村有句諺語“雷雨肥莊稼”，該諺語中相關的化學方程式有

 

；
（2）汽車發動機工作時也會引發N2和O2反應，但卻是大氣的主要污染物之一．其能量變化示意圖如下：

則該反應的熱化學方程式：

 

；
（3）用氧化硅（Si₃N₄）陶瓷代替金屬制造發動機的耐熱部件，能大幅度提高發動機的熱效率．工業上用化學相沉積法制備氮化硅，其反應如下：3SiCl₄（g）+2N₂（g）+6H₂（g）

高溫

SiN₄（s）+12HCl（g）△H=-QkJ/mol（Q＞0）
①在一定溫度下進行上述反應．若反應容器的容積為2L，3min后達到平衡．測得固體的質量增加了2.80g．則H₂的平均反應速率

 

mol/（L?min）．
②一定條件下．在密閉恒容的容器中，能表示上述反應達到化學平衡狀態的是

 

；
a.3v_正（N₂）=v_正（H₂）
b．v_正（HCl）=4v_正（SiCl₄）
c、混合氣體密度保持不變
d、c（N₂）：c（H₂）：c（HCl）=1：3：6
③上述反應達到平衡后，下列說法正確的是

 

；
a、共他條件不變，壓強增大，平衡常數K減小
b、其他條件不變，溫度升高，平衡常數K減小
c、其他條件不變，增大Si₃N₄物質的量平衡向左移動
d、他條件不變，增大HCl物質的量平衡向左移動
（4）巳知0.01mol/l的亞硝酸（HNO₂）溶液pH＞2．則0.01mol/L的NaNO₂溶液中，離子濃度由小到大排列順序為

 

．
（5）肼（N₂H₄）可作為火箭發動機的燃料，肼一空氣燃燒電池是一種堿性電池，該電他放電時產物對大氣無污染，則負極的電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,化學電源新型電池,反應速率的定量表示方法,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態的判斷

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）在放電條件下，氮氣跟氧氣能直接化合生成無色的一氧化氮氣體；一氧化氮不溶于水，在常溫下易跟空氣中的氧氣化合，生成紅棕色的二氧化氮氣體；二氧化氮易溶于水，它溶于水后生成硝酸和一氧化氮，據此分析解答；
（2）根據能量變化圖計算反應熱，反應熱=吸收的能量-放出的能量，再根據熱化學反應方程式的書寫規則書寫；
（3）①固體的質量增加了2.80g為Si₃N₄的質量，根據n=

m

M

計算其物質的量，根據方程式計算消耗氫氣的物質的量，再根據v=

△n V

△t

計算v（H₂）；
②A．根據速率之比對化學計量數之比，可以確定v_正（H₂）=v_逆（H₂）；
B．都表示正反應速率，反應自始至終都都成立；
C．混合氣體密度保持不變說明混合氣體的總質量不變，而平衡移動則氣體的質量發生變化；
D．平衡時濃度關系與起始濃度有關、與轉化率有關；
（4）巳知0.01mol/l的亞硝酸（HNO₂）溶液pH＞2．說明亞硝酸是弱酸，依據亞硝酸根離子水解分析判斷離子濃度大小；
（5）從作為燃料電池時，負極發生氧化反應的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂．

解答： 解：“雷雨發莊稼”，空氣中的N₂在放電條件下與O₂直接化合生成無色且不溶于水的一氧化氮氣體，N₂+O₂

放電  .

2NO；
一氧化氮的密度比空氣略大，不穩定，常溫下就易與空氣中的O₂反應生成紅棕色的二氧化氮氣體，2NO+O₂=2NO₂；
二氧化氮氣體有毒，易與水反應生成硝酸（HN0₃）和一氧化氮，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
生成的硝酸隨雨水淋灑到大地上，同土壤中的礦物相互作用，生成可溶于水的硝酸鹽可作氮肥，植物生長得更好；
故答案為：N₂+O₂

放電  .

2NO；2NO+O₂=2NO₂；3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（2）該反應中的反應熱=（945+498）kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol，所以其熱化學反應方程式為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183 kJ?moL^-1；
故答案為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183 kJ?moL^-1；
（3）①固體的質量增加了2.80g為Si₃N₄的質量，其物質的量

2.8g

140g/mol

=0.02mol，根據方程式可知消耗氫氣的物質的量=0.02mol×6=0.12mol，故v（H₂）=

0.2mol 2L

3min

=0.02mol/（L．min）；
故答案為：0.02；    
②a．根據速率之比對化學計量數之比，可以確定v_正（H₂）=v_逆（H₂），說明反應到達平衡狀態，故a正確；
b．都表示正反應速率，反應自始至終都都成立，不能說明到達平衡狀態，故b錯誤；
c．混合氣體密度保持不變說明混合氣體的總質量不變，而平衡移動則氣體的質量發生變化，可以說明到達平衡狀態，故c正確；
d．平衡時濃度關系與起始濃度有關、與轉化率有關，不能說明到達平衡狀態，故d錯誤，
故答案為：ac；
③a．平衡常數只受溫度影響，壓強增大，平衡常數K不變，故a錯誤；
b．正反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，故b正確；
c．Si₃N₄是固體，增大其物質的量，不影響平衡移動，故c錯誤；
d．增大HCl物質的量，平衡向消耗HCl的方向移動，即向逆反應方向移動，故d正確，
故答案為：bd；
（4）巳知0.01mol/l的亞硝酸（HNO₂）溶液pH＞2．說明亞硝酸是弱酸，亞硝酸根離子水解顯堿性，氫氧根離子濃度大于氫離子濃度，則0.01mol/L的NaNO₂溶液中，離子濃度由小到大排列順序為c（H⁺）＜c（OH^-）＜c（NO₂^-）＜c（Na⁺）；
故答案為：c（H⁺）＜c（OH^-）＜c（NO₂^-）＜c（Na⁺）；
（5）作為燃料電池時，負極發生氧化反應，電解質溶液是20%-30%的KOH溶液，N₂H₄失去電子被氧化生成N₂，負極電極反應為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂↑+4H₂O；
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂↑+4H₂O；

點評：本題考查化學反應速率與化學平衡，熱化學方程式書寫，電解質溶液中離子濃度大小的分析判斷，意在考查學生的思維能力和分析、推斷能力，難度中等．