Question

火箭升空使用肼（N₂H₄）作为燃料，N₂O₄为氧化剂．
（1）已知：N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ?mol^-1
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ?mol^-1
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-52.7kJ?mol^-1
气态肼在N₂O₄中燃烧生成氮气和水蒸气的热化学方程式为

 

．
（2）工业上可用次氯酸钠与过量的氨反应制备肼，该反应的化学方程式为

 

．
（3）一定条件下，向2L密闭容器中充入3.2molNH₃和4.4molO₂，发生反应：4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H＜0．测得平衡时数据如下表所示：

①T₁℃时，若经过10min反应达到平衡，则10min内反应的平均速率v（NH₃）=

 

，该反应的化学平衡常数K=

 

．
②T₁

 

T₂（填“＞”、“＜”或“=”）．
③下列既能提高NH₃的转化率，又能加快反应速率的措施是

 

（填选项字母）．
a、升高温度 b、降低温度 c、扩大容器体积 d、体积不变的条件下再充入一定量O₂
（4）在载人航天器的生态系统中，可利用电化学装置发生反应：2CO₂=2CO+O₂分解除去CO₂，并提供充足的O₂．已知该反应的阳极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，则阴极反应式为

 

．有人提出，可以设计反应2CO（g）=2C（s）+O₂（g）△H＞0来消除CO的污染，请判断上述设计是否合理

 

（填“是”或“否”），理由为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡状态的判断,电解原理

专题：

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所得热化学方程式；
（2）次氯酸钠与过量的氨反应制备肼，生成氯化钠和水；结合原子守恒配平书写得到化学方程式；
（3）①依据化学平衡三段式列式计算，反应速率=

△c

△t

，平衡常数

生成物平衡浓度幂次方乘积

反应物平衡浓度幂次方乘积

；
②结合图表数据计算平衡常数，利用平衡常数变化分析温度变化；
③4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H＜0，既能提高NH₃的转化率，又能加快反应速率的措施是根据平衡移动原理和影响反应速率因素分析选项判断；
（4）阴极发生还原反应，CO₂被还原生成CO，总反应式减去阳极反应式得阴极反应式；根据△G的大小判断反应能否进行．

解答： 解：（1）已知：①N₂（g）+2O₂（g）=2NO（g）△H=+67.7kJ?mol^-1
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ?mol^-1
③2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-52.7kJ?mol^-1
依据盖斯定律计算②×2-①-③得到气态肼在N₂O₄中燃烧生成氮气和水蒸气的热化学方程式为2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083.0 kJ?mol^-1，
故答案为：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083.0 kJ?mol^-1；
（2）次氯酸钠与过量的氨反应制备肼，生成氯化钠和水，反应的化学方程式为：NaClO+2NH₃=NaCl+N₂H₄+H₂O；
故答案为：NaClO+2NH₃=NaCl+N₂H₄+H₂O；
（3）①T₁时，向2L密闭容器中充入3.2molNH₃和4.4molO₂，发生反应：
                  4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H＜0：
起始量（mol/L）   1.6       2.2       0        0
变化量（mol/L）  0.8        1         0.8      1.2
平衡量（mol/L）   0.8       1.2       0.8     1.2
T₁℃时，若经过10min反应达到平衡，则10min内反应的平均速率v（NH₃）=

0.8mol/L

10min

=0.08 mol?L^-1?min^-1，平衡常数K=

1．26×0．84

0．84×1．25

=1.2；
故答案为：0.08 mol?L^-1?min^-1；1.2；
②T₂时，向2L密闭容器中充入3.2molNH₃和4.4molO₂，发生反应：
             4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H＜0：
起始量（mol/L）   1.6       2.2       0        0
变化量（mol/L）   0.6      0.75       0.6     0.9
平衡量（mol/L）   1        1.45       0.6     0.9
  K=

0．96×0．64

14×1.455

=0.36＜1.2
则反应逆向进行，反应是放热反应，升温平衡逆向进行，T₂＞T₁；
故答案为：＜；
③4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H＜0，既能提高NH₃的转化率，又能加快反应速率的措施是根据平衡移动原理和影响反应速率因素分析选项判断；
a、反应是放热反应，升高温度平衡逆向进行，故a不符合； 
b、降低温度平衡正向进行，氨气转化率增大，反应速率减小，故b不符合；
 c、扩大容器体积压强减小，平衡正向进行，氨气转化率增大，反应速率减小，故c不符合；
 d、体积不变的条件下再充入一定量O₂，平衡正向进行，氨气转化率增大，反应速率增大，故d符合；
故答案为：d；
（4）依据总反应2CO₂=2CO+O₂，阳极反应为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，总反应式减去阳极反应式得阴极反应式，所以阴极反应为：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-，反应2CO=2C+O₂（△H＞0、△S＜0），则△G=△H-T?△S＞0，反应是一个焓增、熵减的反应，任何情况下不能自发进行；
故答案为：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-；否，该反应为△H＞0、△S＜0的反应，不能自发进行．

点评：本题考查较为综合，涉及反应速率、平衡常数、平衡移动以及电化学等知识，题目难度中等，注意把握影响平衡移动的因素以及平衡移动方向的判断．