Question

【題目】氮及其化合物在工農業生產、生活中有著重要應用。

(1)氯胺[NH2Cl(g)]是一種長效緩釋含氯消毒劑,有緩慢而持久的殺菌作用,試寫出其殺菌過程中與水反應的化學方程式________________。

(2)羥胺(NH2OH)是有機合成的常見還原劑。工業上可用硝酸．硫酸水溶液作電解質進行電解,在汞電極上NO3-可轉化為NH2OH,以鉑為另一極,則該電解反應的總化學方程式為________________。

(3)銀氨溶液是檢驗醛基的重要試劑,其溶液中存在Ag(NH3)2+(aq)Ag+(aq)+2NH3(aq)。常溫下,反應AgCl(s)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq)+Cl-(aq)的化學平衡常數K=1.94×10-3,且Ksp(AgCl)=1.76×10-10,則K[Ag(NH3)2+]=________________。

(4)水合肼(N2H4·H2O)常用作鍋爐水的除氧劑。N2H4·H2O為二元弱堿，在水溶液中的一級電離方程式表示為N2H4·H2ON2H5++OH-。鹽酸肼(N2H6Cl2)是一種可溶性鹽，其第一步水解的離子方程式為________________,溶液中離子濃度由大到小的排列順序為________________。

(5)氨是一種重要的氮肥。工業合成氨反應為：N2(g)+ H2(g)NH3(g),該反應的活化能Ea1=254kJ/mol。

①查閱文獻,相關化學鍵鍵能數據如下：

化學鍵	H-H	NN	N-H
E/kJ·mol-1	436	946	391

則反應NH3(g)N2(g)+ H2(g)的活化能Ea2=________________。

②一定條件下,1molN2與3.6molH2在密閉容器中充分反應,測得放出的熱量為13.8kJ,則H2的轉化率為________________,為提高原料的利用率,工業合成氨應該采取的措施是=________________。

Answer 1

【答案】 NH2Cl+H2OHClO+NH3(或NH2Cl+2H2OHClO+NH3·H2O) 2HNO3+2H2O2NH2OH+3O2↑ 9.07×10-8 N2H62+N2H5++H+ c(Cl-)>c(N2H62+)>c(H+)>c(N2H5+)>c(OH-) 300kJ/mol 12.5% 循環操作(其它合理答案均得分)

【解析】（1）氯胺與水緩慢反應，NH2-與水電離出來的H+結合成氨氣，Cl+與OH-結合生成強氧化性的物質HClO，該反應的化學方程式為NH2Cl+H2OHClO+NH3(或NH2Cl+2H2OHClO+NH3·H2O)；正確答案：NH2Cl+H2OHClO+NH3(或NH2Cl+2H2OHClO+NH3·H2O)。

(2)NO3-可轉化為NH2OH,發生還原反應，陰極反應為2NO3-+12e-+14H+ =2NH2OH+4H2O；陽極極反應：12OH--12e-=3O2↑+6H2O；兩個極反應相加，得到該電解反應的總化學方程式為2HNO3+2H2O2NH2OH+3O2↑；正確答案：2HNO3+2H2O2NH2OH+3O2↑。

(3)化學平衡常數K=1.94×10-3=c(Ag(NH3)2+)×c(Cl-)/c2(NH3)= c(Ag(NH3)2+)×c(Cl-)×c(Ag+)/c2(NH3) ×c(Ag+)=1.76×10-10×c(Ag(NH3)2+)/c2(NH3)，所以：c(Ag(NH3)2+)/c2(NH3)=1.94×10-3/1.76×10-10；K[Ag(NH3)2+]= c2(NH3)/ c(Ag(NH3)2+)=1.76×10-10/1.94×10-3=9.07×10-8；正確答案：9.07×10-8。

(4)N2H4·H2O為二元弱堿，所以鹽酸肼(N2H6Cl2)為強酸弱堿鹽，水解顯堿性，其第一步水解的離子方程式為N2H62+N2H5++H+ ；溶液中離子濃度由大到小的排列順序為c(Cl-)>c(N2H62+)>c(H+)>c(N2H5+)>c(OH-)；正確答案：N2H62+N2H5++H+； c(Cl-)>c(N2H62+)>c(H+)>c(N2H5+)>c(OH-)。

(5) ①氨分解反應的ΔH=3×391-1/2×436-3/2×946=+46 kJ·mol-1；反應熱(ΔH)等于正反應的活化能與逆反應的活化能之差，ΔH=Ea1-Ea2=254-Ea2=+46，Ea2=300kJ·mol-1；正確答案：300 kJ·mol-1。

②根據上述分析可知：N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)，ΔH=-92 kJ·mol-1，反應放出的熱量為13.8kJ時，消耗氫氣的量為3×13.8/92=0.45 mol, H2的轉化率為0.45/3.6×100%=12.5%；為提高原料的利用率,工業合成氨應該采取的措施是工業合成氨為了提高原料的利用率，要采用循環操作，也就是把未反應的氮氣、氫氣從反應混合氣中分離出來，重新送回反應器中；由于合成氨是氣體體積減小的反應，為提高原料利用率，也可適當增大反應體系壓強；正確答案：12.5% ； 循環操作(其它合理答案均得分)。