Question

3．氮元素的氫化物和氧化物在工業(yè) 和國(guó)防建設(shè)中都有廣泛應(yīng)用，回答下列問(wèn)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(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，與氧化劑N₂O₄反應(yīng)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(xiě)出肼和N₂O₄反應(yīng)的熱化學(xué)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(shí)，負(fù)極的反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；
（4）已知拆開(kāi)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(yīng)生成NH₃的熱化學(xué)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(shù)為7，原子核外有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為5；
（2）根據(jù)蓋斯定律，②×2-①可得目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
（3）從作為燃料電池時(shí)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂；
（4）化學(xué)反應(yīng)中，化學(xué)鍵斷裂吸收能量，形成新化學(xué)鍵放出能量，根據(jù)方程式計(jì)算分別吸收和放出的能量，以此計(jì)算反應(yīng)熱并判斷吸熱還是放熱．

解答 解：（1）氮元素原子序數(shù)為7，原子核外有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)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(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，與氧化劑N₂H₄反應(yīng)生成N₂和水蒸氣，將方程式②×2-①得肼和N₂H₄ 反應(yīng)的熱化學(xué)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(fù)極上肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水和氮?dú)�，電極反應(yīng)式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂，
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；
（4）在反應(yīng)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(yīng)為放熱反應(yīng)，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(diǎn)評(píng) 本題主要考查了熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，需要注意的有：物質(zhì)的狀態(tài)、反應(yīng)熱的數(shù)值與單位，反應(yīng)熱的數(shù)值與化學(xué)方程式前面的系數(shù)成正比．同時(shí)還考查了反應(yīng)熱的計(jì)算，題目難度不大，注意把握從鍵能的角度計(jì)算反應(yīng)熱的方法．