Question

汽车安全气囊在初次发生猛烈碰撞后的几十毫秒内迅速打开，可有效缓冲驾驶员和前排乘客所遭受的冲击力度，保护其头部不受伤害．汽车安全气囊中含有MY_n和红棕色金属氧化物、SiO₂等物质．M、Y为短周期元素，其最外层电子数之和等于氧原子的最外层电子数，且可发生如图的转化关系．

（1）在2L密闭容器中投入2mol Y₂和3.5mol H₂发生反应Ⅱ，测得YH₃的物质的量在温度T₁、T₂下随时间的变化如表所示：

n（YH3）（mol） 温度	3min	4min	5min	6min
T1	0.8	1.0	1.2	1.2
T2	0.7	0.8	1.0	1.0

①已知该反应△H＜0，则T₁

 

T₂ （填“＞”、“＜”或“=”）；
②在温度T₂下，达到平衡时YH₃的平均速率v（YH₃）=

 

；平衡常数为

 

（保留两位有效数字）．
③T₂温度下达到平衡后，将容器的容积压缩到原来的

1

2

．在其他条件不变的情况下，对平衡体系产生的影响是

 

．（填字母）．
A．c（H₂）减少
B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．YH₃的物质的量增加
D．重新平衡时

c(H2)

c(YH3)

减小
（2）Y₂H₄是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料．
①已知：N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）；△H=+67.7kJ?mol^-1
2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7kJ?mol^-1
计算反应：N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=

 

 kJ?mol^-1
②水的电离方程式也可写为：H₂O+H₂O?H₃O⁺+OH^-，若液态Y₂H₄能够按照类似方式电离，请写出电离方程式：

 

．
③传统制备Y₂H₄的方法，是以MClO氧化YH₃制得．反应Ⅲ的离子方程式是

 

．
（3）Y₂H₄-空气燃料电池是一种高能电池，用20%-30%的KOH充当电解质溶液，则电池放电时的负极的电极反应式是

 

．

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,化学电源新型电池,化学平衡建立的过程

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据YH₃可知Y最外层5个电子，再根据“M、Y为短周期元素，其最外层电子数之和等于氧原子的最外层电子数”可知M最外层1个电子，然后根据题中转化关系推断出各物质名称；根据温度对该反应的影响判断温度关系；根据各组分浓度变化计算出反应速率及平衡常数；依据平衡影响因素分析平衡移动的方向；
（2）①依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
②依据水的电离分析类推得到；
③次氯酸根离子具有氧化性氧化氨气生成N₂H₄；
（3）肼（N₂H₄）一空气燃料电池中，负极反应为：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；

解答： 解：（1）M、Y为短周期元素，其最外层电子数之和等于氧原子的最外层电子数，说明最外层电子数之和为6；由Y的氢化物为YH₃可知，Y最外层5个电子，则M最外层1个电子，再根据图示转化关系分析，M为金属钠，Y为N，
①该反应△H＜0，温度升高，氨气的含量会减小，由表中数据可知，T₁＜T₂；
故答案为：＜；
②若经过5min反应达到平衡，则平均速率v（NH₃）=

1mol 2L

5min

=0.1mol/（L?min）；根据反应方程式：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃，该温度下，达到平衡状态时各组分的浓度为：c（NH₃）=0.5mol/L，c（H₂）=

3.5mol-1.5mol

2L

=1mol/L，c（N₂）=

2mol-0.5mol

2L

=0.75mol/L，平衡常数为：K=

0．52

0.75×13

=0.33，
故答案为：0.05mol/（L?min）；0.33；  
③T₂温度下达到平衡后，将容器的容积压缩到原来的

1

2

．在其他条件不变的情况下，对平衡体系产生的影响；
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃，反应是气体体积减小的放热反应，依据化学平衡移动原理分析
A．体积缩小物质浓度增大，c（H₂）增大，故A错误；
B．容积压缩，压强增大，正反应速率加快，逆反应速率加快，故B错误；
C．将容器的容积压缩到原来的

1

2

，压强增大，平衡正向进行，YH₃的物质的量增加，故C正确；
D．将容器的容积压缩到原来的

1

2

，压强增大，平衡正向进行，重新平衡时

c(H2)

c(YH3)

减小，故D正确；
故答案为：C D；
（2）①已知：①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）；△H=+67.7kJ?mol^-1
②2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7kJ?mol^-1
依据盖斯定律计算①+②得到反应的热化学方程式：N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=△H=-534 kJ?mol^-1；
故答案为：-534 kJ?mol^-1；
②水的电离方程式也可写为：H₂O+H₂O?H₃O⁺+OH^-，若液态Y₂H₄能够按照类似方式电离，写出电离方程式为：N₂H₄+N₂H₄?N₂H₅⁺+N₂H₃^-；
故答案为：N₂H₄+N₂H₄?N₂H₅⁺+N₂H₃^-；
③传统制备Y₂H₄的方法，是以MClO氧化YH₃制得，次氯酸根离子具有氧化性氧化氨气生成N₂H₄，反应的离子方程式为：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O；
故答案为：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl-+H₂O；
（3）肼（N₂H₄）一空气燃料电池中，肼在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，负极反应为N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
故答案为：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；

点评：本题考查了化学平衡影响因素、化学反应速率和平衡常数计算分析判断，热化学方程式书写，原电池原理和电极反应书写，掌握基础是关键，题目难度中等．