)氮元素有着多变价态和种类繁多的化合物,它们在工农业生产、生活中发挥着重要的作用.完成下列问题:
(1)在一密闭容器中,进行如下化学反应:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0,其化学平衡常数K与温度T的关系如下表:
T | 298K | 398K | 498K | … |
K | 4.1×106 | K1 | K2 | … |
②若保持容器的容积不变,则该反应达到化学平衡状态的依据是______(填序号).
a.2v(H2)正=3v(NH3)逆b.v(N2)正=3v(H2)逆
c.容器内压强保持不变d.混合气体的平均摩尔质量保持不变
③若维持容器的压强不变,达到平衡状态后再向容器中通入一定量的N2,此时逆反应速率______(填“增大”、“减小”或“不变”);平衡向______方向移动.
④已知AgCl可溶于氨水中,而AgBr不溶于氨水中,则Ksp(AgCl)______Ksp(AgBr)(填“>”“=”或“<”).
(2)肼是氮元素的另一种氢化物,分子式为N2H4.
①298K时,1.00gN2H4(l)与足量的N2O4(l)完全反应生成氮气和水,放出19.15kJ的热量.写该反应的热化学方程式______.
②肼也可以在纯氧中燃烧生成氮气和水,为了充分利用其能量有人设计了原电池装置,电极材料是多孔石墨电极,电解质为能够传导H+的固体电解质,请写出负极反应式______.
(1)①N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0,反应为放热反应,温度升高,化学平衡向着逆向移动,氨气浓度减小,氮气、氢气浓度增大,平衡常数减小,所以K1>K2,
故答案为:>;
②a.2v正(H2)=3v逆(NH3),表示正逆反应速率相等,达到了平衡状态,故a正确;
b.v正(N2)=3v逆(H2),表示的是正反应速率和逆反应速率,但是不符合化学计量数关系,所以正逆反应速率不相等,没有达到平衡状态,故b错误;
c.容器内压强保持不变,该反应两边气体的化学计量数之和不相等,气体的物质的量是个变量,而容器容积固定,所以压强不变,说明正逆反应速率相等,达到了平衡状态,故c正确;
d.混合气体的平均摩尔质量保持不变,反应方程式两边都是气体,所以气体的质量不变,而方程式两边气体的体积不相等,所以气体的物质的量是个变量,气体的平均摩尔质量不变,说明正逆反应速率相等,达到了平衡状态,故d正确;
故答案为:acd;
③若维持容器的体积不变,达到平衡状态后再向容器中通入一定量的N2,此时氨气的浓度不变,所以逆反应速率不变;氮气浓度增大,平衡向着氮气浓度减小的反应一定即平衡向着正向移动,
故答案为:不变;正反应;
④已知AgCl可溶于氨水中,而AgBr不溶于氨水中,溶解度越大,溶度积越大,所以氯化银的溶度积大于溴化银的溶度积,
故答案为:>;
(2)①N2H4(l)与足量的N2O4(l)完全反应生成氮气和水,根据化合价升降相等配平为:2N2H4(l)+N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(l),2mol肼的质量为64g,放出的热量为1225.6kJ,反应的热化学方程式为:2N2H4(l)+N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(l)△H=-1225.6 kJ/mol,
故答案为:2N2H4(l)+N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(l)△H=-1225.6 kJ/mol;
③利用肼在纯氧中燃烧生成氮气和水设计成原电池,电极材料是多孔石墨电极,电解质为能够传导H+的固体电解质,负极失去电子被氧化,所以负极反应为肼失去电子被氧化成氮气,电极反应为:N2H4-4e-═N2+4H+,
故答案为:N2H4-4e-═N2+4H+.