Question

6．氮及其化合物與科技、生活等密切相關(guān)．
（1）通過測定知，化學(xué)反應(yīng)N₂+3H₂?2NH₃的能量變化如圖所示，請你寫出生成氣態(tài)氨的熱化學(xué)方程式N₂（g）+3H₂（g）?NH₃（g）△H=（a-b）kJ•mol^-1．
（2）利用反應(yīng)6NO₂+8NH₃$?_{△}^{催化劑}$7N₂+12H₂O也可以處理NO₂，則該反應(yīng)中發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是NH₃；當(dāng)轉(zhuǎn)移2.4mol電子時(shí)，消耗NO₂的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是13.44L．
（3）2011年11月3日“天宮一號”與“神州八號”順利實(shí)現(xiàn)太空交會(huì)對接，我國成為世界上第三個(gè)掌握此項(xiàng)技術(shù)的國家．運(yùn)載火箭的燃料是一種叫聯(lián)氨（N₂H₄）的物質(zhì)（又稱“肼”），在常溫下是一種可燃性液體．
①傳統(tǒng)制備肼的方法是以NaClO氧化NH₃制得肼的稀溶液，該反應(yīng)的離子方程式為ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O．
②已知：N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=67.7kJ•mol^-1
N₂ H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ•mol^-1
則反應(yīng)2N₂H₄（g）+2NO₂（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）的△H=2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol．
③肼一空氣燃料電池是一種以20～30% KOH為電解質(zhì)溶液的堿性燃料電池，總反應(yīng)方程式為N₂H₄+O₂═N₂+2H₂O，該電池放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖可知，生成1molNH₃（g）放出的熱量為b-akJ，由氣體變?yōu)橐后w，放出熱量為CkJ，放熱反應(yīng)的反應(yīng)熱△H為負(fù)值；
（2）物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，化合價(jià)要升高；根據(jù)化合價(jià)的變化結(jié)合方程式計(jì)算；
（3）①NaClO氧化NH₃生成肼和氯化鈉；
②依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到熱化學(xué)方程式；
③肼-空氣燃料電池放電時(shí)，負(fù)極上肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成H₂O和氮?dú)�，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．

解答 解：（1）由圖可知，生成1molNH₃（g）放出的熱量為b-akJ，則N₂（g）+3H₂（g）?NH₃（g）△H=-（b-a）kJ/mol=（a-b）kJ•mol^-1，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?NH₃（g）△H=（a-b）kJ•mol^-1；
（2）在反應(yīng)6NO₂+8NH₃$?_{△}^{催化劑}$7N₂+12H₂O中，NO₂中N元素化合價(jià)降低，由+4價(jià)降低到0價(jià)，被還原，NH₃中化合價(jià)升高被氧化，故被氧化的物質(zhì)為NH₃；在反應(yīng)中則6molNO₂參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移24mol電子，所以當(dāng)轉(zhuǎn)移2.4mol電子時(shí)，消耗NO₂0.6mol，體積為13.44L，故答案為：NH₃；13.44；
（3）①制備肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，制得肼的稀溶液，反應(yīng)為ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O，故答案為：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O；
②由已知①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.7KJ/mol，②N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534KJ/mol，
依據(jù)蓋斯定律②×2-①得到肼與NO₂完全反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol，
故答案為：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol；
③肼-空氣燃料電池放電時(shí)，負(fù)極上肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成H₂O和氮?dú)�，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．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)反應(yīng)能量變化的計(jì)算應(yīng)用和蓋斯定律的計(jì)算，熱化學(xué)方程式書寫方法，題目難度中等．