氮是地球上含量丰富的一种元素，氨、肼(N2H4)和叠氮酸都是氮元素的重要氢化物，在工农业生产、生活中有着重大作用。(1)合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径

题文

氮是地球上含量丰富的一种元素，氨、肼(N₂H₄)和叠氮酸都是氮元素的重要氢化物，在工农业生产、生活中有着重大作用。
(1)合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径，对化学工业技术也产生了重要影响。
①在固定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：N₂(g)＋3H₂(g)

2NH₃(g) ΔH＜0，其平衡常数K与温度T的关系如下表。
T/K
298
398
498
平衡常数K
4.1×10⁶
K₁
K₂
 
则该反应的平衡常数的表达式为________；判断K₁________K₂(填“＞”、“＜”或“＝”)。
②下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。
a．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1∶3∶2
b．v(N₂)_正＝3v(H₂)_逆
c．容器内压强保持不变
d．混合气体的密度保持不变
③一定温度下，在1 L密闭容器中充入1 mol N₂和3 mol H₂并发生上述反应。若容器容积恒定，10 min达到平衡时，气体的总物质的量为原来的

，则N₂的转化率为________，以NH₃的浓度变化表示该过程的反应速率为________。
(2)肼可用于火箭燃料、制药原料等。
①在火箭推进器中装有肼(N₂H₄)和液态H₂O₂，已知0.4 mol液态N₂H₄和足量液态H₂O₂反应，生成气态N₂和气态H₂O，放出256.6 kJ的热量。该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。
②一种肼燃料电池的工作原理如图所示。该电池工作时负极的电极反应式为_____________________________________。



③加热条件下用液态肼(N₂H₄)还原新制Cu(OH)₂来制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂。该反应的化学方程式_______________________________________。
肼与亚硝酸(HNO₂)反应可生成叠氮酸，8.6 g叠氮酸完全分解    可放出6.72 L氮气(标准状况下)，则叠氮酸的分子式为________。

题型：未知 难度：其他题型

答案

(1)①

＞ ②c ③25% 0.05 mol/(L·min)
(2)①N₂H₄(l)＋2H₂O₂(l)=N₂(g)＋4H₂O(g)
ΔH＝－641.5 kJ/mol
②N₂H₄＋4OH^－－4e^－=N₂↑＋4H₂O
③4Cu(OH)₂＋N₂H₄

2Cu₂O＋N₂↑＋6H₂O HN₃

解析

根据化学方程式可写出该反应的平衡常数表达式，该反应为放热反应，升高温度，平衡左移，平衡常数减小，故K₁＞K₂。②当N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1∶3∶2时，不一定为平衡状态，a项错误；当3v(N₂)_正＝v(H₂)_逆时为平衡状态，b项错误；该反应为气体体积减小的反应，当压强不变时一定达到平衡状态，c项正确；该体系中气体的质量不发生变化，容器体积不发生变化，故混合气体的密度不变，d项错误。
③设转化的N₂的物质的量为x mol，则有：
N₂(g)＋3H₂(g)

2NH₃(g)
起始(mol)  1    3       0
转化(mol)  x    3x      2x
平衡(mol)  1－x  3－3x   2x
根据平衡时气体的总物质的量为原来的

，可得x＝0.25，则N₂的转化率为25%，
v(NH₃)＝0.5/10＝0.05 mol/(L·min)。
(2)①由题中信息可写出该反应的热化学方程式。②在原电池中，阳离子移向正极，故N₂H₄所在的电极为负极，发生氧化反应，其电极反应式为N₂H₄＋4OH^－－4e^－=N₂↑＋4H₂O。③根据氧化还原反应原理及质量守恒定律可写出N₂H₄与Cu(OH)₂反应的化学方程式；由于N₂为0.3 mol，则氮气质量为8.4 g，又因叠氮酸的质量为8.6 g，则叠氮酸中氢元素的质量为0.2 g，从而可推知叠氮酸中H、N的原子个数比为1∶3，则其分子式为HN₃。

考点

据考高分专家说，试题“氮是地球上含量丰富的一种元素，氨、肼(N.....”主要考查你对 [物质的量 ]考点的理解。

物质的量

物质的量：

物质中含有一定数目粒子集体的物理量。是国际单位制中7个基本物理量之一（7个基本的物理量分别为：长度、质量、时间、电流强度、发光强度、温度、物质的量）符号：n
计算公式：物质的量(n)=粒子数(N)/阿伏加德罗常数(NA) 以物质的量为中心的各种化学常用量间的关系：n=N/NA=m/M=V/Vm=cV=ρV/M

使用物质的量注意事项：

（1）物质的量表示物质所含指定粒子的多少，物质的量是一个整体，不得简化或增添任何字。
（2）物质的量及其单位摩尔的适用范围是微观粒子，因此在使用中应指明粒子的名称。

物质的量的相关解法：

问题探究：

（1）1mol氢这种说法正确吗？如何表示1mol氢原子、1mol氢分子、1mol氢离子？
答：使用摩尔作单位时，应用化学式（符号）指明离子的种类，1mol氢的说法不正确，因其咩有指明是氢分子还是氢离子、氢原子。1mol氢原子、1mol氢分子、1mol氢离子分别表示为1molH、1molH₂、1molH⁺。
（2）阿佛加德罗常数和6.02×10²³mol^-1在实际使用上有何区别？
阿佛加德罗常数是一个非常精确的数字，而6.02×10²³mol^-1只是阿佛加德罗常数的一个近似值。在关于概念性描述时要求非常准确，要使用阿佛加德罗常数，而在涉及计算时，则用6.02×10²³mol^-1进行粗略计算。二者关系类似于数学上的圆周率∏与3.14的关系。