Question

氮是一种非常重要的元素，它的单质和化合物应用广泛，在科学技术和生产中有重要的应用．试回答下列问题：

氮是一种非常重要的元素，它的单质和化合物应用广泛，在科学技术和生产中有重要的应用．试回答下列问题：（1）N2和H2为原料合成氨气的反应为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0，下列措施可以提高H2的转化率是（填选项序号）______．a．选择适当的催化剂 b．增大压强 c．及时分离生成的NH3 d．升高温度（2）在恒温条件下，将N2与H2按一定比例混合的气体充入一个2L固定容积的密闭容器中，10分钟后反应达平衡时，n（N2）=1.0mol，n（H2）=1.0mol，n（NH3）=0.4mol，则反应速率v（N2）=______mol/（L?min），平衡常数K=______．（3）在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO（g）+O2（g）?2NO2（g）△H＞0该反应的反应速率（v）随时间（t）变化的关系如图所示．若t2、t4时刻只改变一个条件，下列说法正确的是（填选项序号）______．a．在t1-t2时，可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态b．在t2时，采取的措施一定是升高温度c．在t3-t4时，可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态d．在t0-t5时，容器内NO2的体积分数在t3时值的最大（4）氨和联氨（N2H4）是氮的两种常见化合物，最常见的制备联氨的方法是以丙酮为催化剂，用次氯酸钠与氨气反应，该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2：1，写出该反应的化学方程式：______．（5）已知：N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/molN2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ/mol若有17g 氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为______．（6）直接供氨式碱性燃料电池的电池反应式是4NH3+3O2═2N2+6H2O，电解质溶液一般使用KOH溶液，则负极电极反应式是______．从理论上分析，该电池工作过程中______（填“需要”或“不需要”）补充碱（KOH）．

Answer 1

（1）a．选择适当的催化剂，加快反应速率，不影响平衡移动，H₂的转化率不变，故a错误；
b．增大压强，平衡向正反应移动，H₂的转化率增大，故b正确；
c．及时分离生成的NH₃，生成物浓度降低，平衡向正反应移动，H₂的转化率增大，故c正确；
d．升高温度，平衡向逆反应移动，H₂的转化率降低，故d错误；
故答案为：bc；
（2）在恒温条件下，将N₂与H₂按一定比例混合的气体充入一个2L固定容积的密闭容器中，10分钟后反应达平衡时，n（N₂）=1.0mol，n（H₂）=1.0mol，n（NH₃）=0.4mol，
               N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）  1.2      1.6        0
变化量（mol）  0.2      0.6      0.4
平衡量 （mol） 1.0      1.0      0.4
则反应速率v（N₂）=

0.2mol 2L

10min

=0.01mol/L?min；
平衡常数K=

( 0.4mol 2L )2

1.0mol 2L ×( 1.0mol 2L )3

=0.64；
故答案为：0.01；0.64；
（3）2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H＞0，反应是气体体积减小的放热反应，
a．该反应正反应是气体物质的量减小的反应，恒温恒容下条件下，压强不变，说明到达平衡，故a正确；
b．正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，在t₂时，正、逆速率都增大，且正反应速率增大更多，平衡向正反应移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应进行，转化率增大，不是升温变化，故b错误；
c．恒容条件下，反应混合气体的总质量不变，密度始终不变，所以不能说明反应达到平衡状态，故c错误；
d．由图可知，在t₂时，改变条件平衡向正反应移动，t₃时到达平衡，t₄时瞬间正反应速率不变，逆反应速率减小，平衡向正反应进行，应是NO₂降低的浓度，故容器内NO₂的体积分数在t₃时值的最大，故d正确；
故选ad；
（4）制备肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2：1，制得肼的稀溶液，反应为NaClO+2NH₃═N₂H₄+H₂O+NaCl，
故答案为：NaClO+2NH₃═N₂H₄+H₂O+NaCl；
（5））①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol，
②N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，
③2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol，
由盖斯定律①×2-②×2+③×3得：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=905.2kJ/mol；     
则17g 即1mol氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为

1

4

×905.2kJ=226.3kJ，
故答案为：226.3kJ；   
（6）燃料电池中，负极是燃料发生失电子的氧化反应，所以氨作为燃料电池燃气时，负极上是氨气失电子的过程，即2NH₃-6e^-+6OH^-═N₂+6H₂O，正极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，依据电子守恒分析，正负极反应和生成的氢氧根离子相同，理论上分析不需要补充氢氧化钾溶液，
故答案为：2NH₃-6e^-+6OH^-═N₂+6H₂O；不需要．