Question

3．氮元素的氫化物和氧化物在工業 和國防建設中都有廣泛應用，回答下列問題：
（1）氮元素在元素周期表的位置是第二周期，第ⅤA族；
（2）肼可作為火箭發動機的燃料，與氧化劑N₂O₄反應生成N₂和水蒸氣．
已知：①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ•mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
寫出肼和N₂O₄反應的熱化學方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（3）肼-空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時，負極的反應式為N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；
（4）已知拆開1mol H-H鍵，1mol N-H鍵，1mol N≡N鍵分別需要吸收的能量是436kJ、391kJ、946kJ，則N₂與H₂反應生成NH₃的熱化學方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）氮元素原子序數為7，原子核外有2個電子層，最外層電子數為5；
（2）根據蓋斯定律，②×2-①可得目標熱化學方程式；
（3）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；
（4）化學反應中，化學鍵斷裂吸收能量，形成新化學鍵放出能量，根據方程式計算分別吸收和放出的能量，以此計算反應熱并判斷吸熱還是放熱．

解答 解：（1）氮元素原子序數為7，原子核外有2個電子層，最外層電子數為5，氮元素在元素周期表的位置是第二周期，第ⅤA族，
故答案為：第二周期，第ⅤA族；
（2）肼可作為火箭發動機的燃料，與氧化劑N₂H₄反應生成N₂和水蒸氣，將方程式②×2-①得肼和N₂H₄ 反應的熱化學方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol，
故答案為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（3）肼一空氣燃料堿性電池中，負極上肼失電子和氫氧根離子反應生成水和氮氣，電極反應式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂，
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；
（4）在反應N₂+3H₂?2NH₃中，斷裂3molH-H鍵，1mol N三N鍵共吸收的能量為：3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2mol NH₃，共形成6mol N-H鍵，放出的能量為：6×391kJ=2346kJ，吸收的能量少，放出的能量多，該反應為放熱反應，放出的熱量為：2346kJ-2254kJ=92kJ，即N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1，故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1．

點評 本題主要考查了熱化學方程式的書寫，需要注意的有：物質的狀態、反應熱的數值與單位，反應熱的數值與化學方程式前面的系數成正比．同時還考查了反應熱的計算，題目難度不大，注意把握從鍵能的角度計算反應熱的方法．