Question

Ⅰ．肼（N₂H₄）又称联氨，广泛用于火箭推进剂、有机合成及燃料电池，NO₂的二聚体N₂O₄则是火箭中常用氧化剂．试回答下列问题
（1）肼燃料电池原理如图所示，左边电极上发生的电极反应式为

N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O

．
（2）火箭常用N₂O₄作氧化剂，肼作燃料，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
试写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：

2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-947.6kJ?mol^-1

．
Ⅱ．研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义．
（1）一定条件下，将2molNO与2molO₂置于恒容密闭容器中发生反应2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g），下列各项能说明反应达到平衡状态的是

abc

．
a．体系压强保持不变                  b．混合气体颜色保持不变
c．NO和O₂的物质的量之比保持不变     d．每消耗1molO₂同时生成2molNO₂
（2）CO可用于合成甲醇，一定温度下，向体积为2L的密闭容器中加入CO和H₂，发生反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），达平衡后测得各组分浓度如下：

物质	CO	H2	CH3OH
浓度（mol?L-1）	0.9	1.0	0.6

①列式并计算平衡常数K=

2

3

L²?moL^-2（或0.67L²?moL^-2）

．
②若降低温度，K值增大，则反应的△H

＜

0（填“＞”或“＜”）．
③若保持体积不变，再充入0.6molCO和0.4molCH₃OH，此时v_正

=

v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）左端为负极，在碱性电解质中失去电子生成氮气和水；
（2）利用盖斯定律来计算2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）的反应热；
Ⅱ．（1）根据化学平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量来判断平衡；
（2）①根据平衡浓度计算平衡常数；
②降低温度，K值增大，则降低温度时平衡正向移动；
③若保持体积不变，利用Qc与K的关系来判断平衡的移动方向，从而确定正逆反应速率的关系．

解答：解：Ⅰ．（1）左端为负极，在碱性电解质中失去电子生成氮气和水，电极反应为N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O，故答案为：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O；
（2）由①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（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
根据盖斯定律可知②×2-①-③得2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g），△H=（-534.0kJ?mol^-1）×2-（-67.7kJ?mol^-1）-（-52.7kJ?mol^-1）=-947.6 kJ?mol^-1，
即热化学方程式为2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-947.6 kJ?mol^-1，故答案为：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-947.6 kJ?mol^-1；
Ⅱ．（1）反应2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g），为反应前后气体的物质的量不等的反应，则
a．体系压强保持不变，则该反应达到平衡，故a正确；                  
b．该混合物中只有二氧化氮为红棕色气体，则混合气体颜色保持不变，即物质的浓度不变，则反应达到平衡，故b正确；
c．NO和O₂的物质的量之比保持不变，则各物质的物质的量不发生变化，该反应达到平衡，故c正确；     
d．每消耗1molO₂同时生成2molNO₂，只能说明正反应速率的关系，不能确定正逆反应速率的关系，则不能判断是否平衡，故d错误；
故答案为：abc；
（2）①由表格中平衡浓度，则算平衡常数为K=

0.6

0.9×(1.0)2

=

2

3

L²?moL^-2 （或0.67 L²?moL^-2），
故答案为：

2

3

L²?moL^-2 （或0.67 L²?moL^-2）；
②降低温度，K值增大，则降低温度时平衡正向移动，即正反应为放热反应，△H＜0，故答案为：＜；
③若保持体积不变，再充入0.6molCO和0.4molCH₃OH，Qc=

1

1.5×(1.0)2

L²?moL^-2=K，则平衡不移动，即正逆反应速率相等，故答案为：=．

点评：本题综合性较强，涉及热化学反应方程式的书写和计算、电极反应的书写、化学平衡的计算、平衡的判定及平衡移动，注重对高考热点的考查，题目难度中等．