Question

17．氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用．
請回答下列有關(guān)含氮物質(zhì)的問題：
（1）如圖是1molNO₂和1molCO反應(yīng)生成CO₂和NO過程中能量變化示意圖，請寫出NO₂和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1；恒溫恒容條件下，不能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是BD（填序號）．
A．容器內(nèi)混合氣體顏色不再變化    B．容器內(nèi)的壓強保持不變
C．v_逆（NO₂）=v_正（NO）         D．容器內(nèi)混合氣體密度保持不變
（2）汽車尾氣里含有的NO氣體是由于內(nèi)燃機(jī)燃燒的高溫引起氮氣和氧氣反應(yīng)所致：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0，已知該反應(yīng)在2404℃時，平衡常數(shù)K=64×10^-4．
該溫度下，某時刻測得容器內(nèi)N₂、O₂、NO的濃度分別為2.5×10^-1mol/L、4.0×10^-2mol/L和3.0×10^-3mol/L，此時反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行（填“處于化學(xué)平衡狀態(tài)”、“向正反應(yīng)方向進(jìn)行”或“向逆反應(yīng)方向進(jìn)行”）．
（3）肼-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液．總電池反應(yīng)為N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O．該電池放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式是N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．
（4）鹽酸肼（N₂H₆Cl₂）是一種重要的化工原料，屬于離子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理與NH₄Cl類似．寫出鹽酸肼第一步水解反應(yīng)的離子方程式N₂H₆²⁺+H₂O═[N₂H₅•H₂O]⁺+H⁺．

Answer 1

分析 （1）先求出此反應(yīng)的焓變，根據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫規(guī)則再寫出熱化學(xué)方程式；根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（2）計算某時刻生成物的濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值，與該溫度下的平衡常數(shù)相比較，可得出結(jié)論；
（3）肼-空氣燃料電池放電時，負(fù)極上肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成H₂O和氮氣，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，據(jù)此分析解答；
（4）根據(jù)銨根離子的水解產(chǎn)物是氨水和氫離子來書寫水解方程式．

解答 解：（1）該反應(yīng)的焓變△H=E₁-E₂=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，熱化學(xué)方程式為NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1，
A．容器內(nèi)混合氣體顏色不再變化，說明二氧化氮的濃度不變，正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)平衡狀態(tài)，故不選；    
B．兩邊的氣體計量數(shù)相等，容器內(nèi)的壓強始終保持不變，故選；
C．v_逆（NO₂）=v_逆（NO）=v_正（NO），達(dá)平衡狀態(tài)，故不選；         
D．反應(yīng)物和生成物都是氣體，氣體的質(zhì)量始終不變，體積不變，容器內(nèi)混合氣體密度始終保持不變，故選；
故答案為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1；BD；
（2）該溫度下，某時刻測得容器內(nèi)N₂、O₂、NO的濃度分別為2.5×10^-1mol/L、4.0×10^-2mol/L和3.0×10^-3mol/L，則有該時刻生成物的濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值為：$\frac{（3×1{0}^{-3}）^{2}}{（2.5×1{0}^{-1}）×（4.0×1{0}^{-2}）}$=9×10^-4＜K，則反應(yīng)應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，
故答案為：向正反應(yīng)方向進(jìn)行；
（3）肼-空氣燃料電池放電時，負(fù)極上肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成H₂O和氮氣，電極反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（4）根據(jù)銨根離子的水解產(chǎn)物是氨水和氫離子，所以鹽酸肼第一步水解反應(yīng)的離子方程式為：N₂H₆²⁺+H₂O═[N₂H₅•H₂O]⁺+H⁺，
故答案為：N₂H₆²⁺+H₂O═[N₂H₅•H₂O]⁺+H⁺．

點評 本題是一道熱化學(xué)方程式、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、濃度商的應(yīng)用和電化學(xué)知識的綜合考查題，要求學(xué)生注意知識的歸納和整理是解題的關(guān)鍵，難度不大．