Question

17．氮元素有著多變價(jià)態(tài)和種類繁多的化合物，它們?cè)诠まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中發(fā)揮著重要的作用．完成下列問(wèn)題：
（1）在一密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如下表：

T	298K	398K	498K	…
K	4.1×106	K1	K2	…

①比較K₁、K₂的大�。篕₁＞K₂（填“＞”、“=”或“＜”）．
②若保持容器的容積不變，則該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是acd（填序號(hào)）．
a．2v_正（H₂）=3v_逆（NH₃）    b．容器內(nèi)N₂、H₂和NH₃濃度相等的狀態(tài)
c．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變        d．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變
③若維持容器的體積不變，達(dá)到平衡狀態(tài)后再向容器中通入一定量的N₂，此時(shí)逆反應(yīng)速率不變（填“增大”、“減小”或“不變”）；平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）．
④已知AgCl可溶于氨水中，而AgBr不溶于氨水中，則K_sp（AgCl）＞ K_sp（AgBr）．
（2）肼是氮元素的另一種氫化物，分子式為N₂H₄．
①寫出肼的電子式．
②298K時(shí)，1.00g N₂H₄（l）與足量的N₂O₄（l）完全反應(yīng)生成氮?dú)夂鸵簯B(tài)水，放出19.15kJ的熱量．寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225.6kJ/mol．
③肼也可以在純氧中燃燒生成氮?dú)夂退�，為了充分利用其能量有人設(shè)計(jì)了原電池裝置，電極材料是多孔石墨電極，電解質(zhì)為能夠傳導(dǎo)H⁺的固體電解質(zhì)，請(qǐng)寫出負(fù)極反應(yīng)式N₂H₄-4e^-═N₂+4H⁺．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)反應(yīng)放熱，溫度升高，平衡向著逆向移動(dòng)進(jìn)行判斷；
②根據(jù)達(dá)到平衡狀態(tài)，各組分濃度不變，正逆反應(yīng)速率相等進(jìn)行判斷；
③根據(jù)生成物的濃度是否變化進(jìn)行分析反應(yīng)速率變化；氮?dú)鉂舛仍龃�，平衡向著正向移�?dòng)；
④根據(jù)溶度積越大，溶解度越小進(jìn)行判斷；
（2）①肼屬于共價(jià)化合物，根據(jù)共價(jià)化合物的電子式書寫方法完成；
②先配平肼與足量的N₂O₄（l）完全反應(yīng)生成氮?dú)夂退�的化學(xué)方程式，然后根據(jù)298K時(shí)，1.00g N₂H₄（l）完全反應(yīng)放出的熱量寫出熱化學(xué)方程式；
③根據(jù)負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)寫出電極反應(yīng)．

解答 解：（1）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，化學(xué)平衡向著逆向移動(dòng)，氨氣濃度減小，氮?dú)�、氫氣濃度增大，平衡常�?shù)減小，所以K₁＞K₂，
故答案為：＞；
②a．2v_正（H₂）=3v_逆（NH₃），表示正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故a正確；
b．容器內(nèi)N₂、H₂和NH₃濃度相等的狀態(tài)，無(wú)法判斷各組分的濃度是否還發(fā)生變化，則無(wú)法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；
c．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，該反應(yīng)兩邊氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不相等，氣體的物質(zhì)的量是個(gè)變量，而容器容積固定，所以壓強(qiáng)不變，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故c正確；
d．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變，反應(yīng)方程式兩邊都是氣體，所以氣體的質(zhì)量不變，而方程式兩邊氣體的體積不相等，所以氣體的物質(zhì)的量是個(gè)變量，氣體的平均摩爾質(zhì)量不變，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故d正確；
故答案為：acd；
③若維持容器的體積不變，達(dá)到平衡狀態(tài)后再向容器中通入一定量的N₂，此時(shí)氨氣的濃度不變，所以逆反應(yīng)速率不變；氮?dú)鉂舛仍龃�，平衡向著氮�(dú)鉂舛葴p小的反應(yīng)一定即平衡向著正向移動(dòng)，
故答案為：不變；正反應(yīng)；
④已知AgCl可溶于氨水中，而AgBr不溶于氨水中，溶解度越大，溶度積越大，所以氯化銀的溶度積大于溴化銀的溶度積，即：K_sp（AgCl）＞K_sp（AgBr），
故答案為：＞；
（2）①N₂H₄為共價(jià)化合物，結(jié)合氨氣的電子式，N₂H₄電子式為：，
故答案為：；
②N₂H₄（l）與足量的N₂O₄（l）完全反應(yīng)生成氮?dú)夂退�，根�?jù)化合價(jià)升降相等配平為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（l），2mol肼的質(zhì)量為64g，放出的熱量為1225.6kJ，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225.6 kJ/mol，
故答案為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225.6 kJ/mol；
③利用肼在純氧中燃燒生成氮?dú)夂退�設(shè)計(jì)成原電池，電極材料是多孔石墨電極，電解質(zhì)為能夠傳導(dǎo)H⁺的固體電解質(zhì)，負(fù)極失去電子被氧化，所以負(fù)極反應(yīng)為肼失去電子被氧化成氮?dú)�，其電極反應(yīng)為：N₂H₄-4e^-═N₂+4H⁺，
故答案為：N₂H₄-4e^-═N₂+4H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡的計(jì)算，涉及化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、電子式書寫、熱化學(xué)方程式書寫、電極反應(yīng)等知識(shí)，題目難度中等，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用能力．