Question

8．肼可作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，與N₂O₄反應(yīng)生成N₂和水蒸氣．已知：
①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ•mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
（1）寫出肼和N₂O₄反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（2）上述反應(yīng)中氧化劑是N₂O₄．
（3）火箭殘骸中�，F(xiàn)紅棕色氣體，當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體顏色變深，原因是存在如下反應(yīng)：N₂O₄（g）?2NO₂（g）
①上述反應(yīng)的△H＞0（選填“＞”或“＜”）．
②保持溫度和體積不變向上述平衡體系中再充入一定量的N₂O₄，再次達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體中NO₂的體積分?jǐn)?shù)減小（填“增大”、“減小”或“不變”），混合氣體的顏色變深（填“變深”或“變淺”）．
③一定溫度下，將1mol N₂O₄充入一恒壓密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，如圖示意圖正確且能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是ad．

④若在相同溫度下，上述反應(yīng)改在體積為10L的恒容密閉容器中進(jìn)行，反應(yīng)3s后NO₂的物質(zhì)的量為0.6mol，則0～3s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N₂O₄）=0.01 mol•L^-1•s^-1．
（4）肼-空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時(shí)，負(fù)極的反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律，②×2-①可得目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)（1）中反應(yīng)的化合價(jià)的變化判斷，元素化合價(jià)降低的物質(zhì)被還原，是氧化劑；
（3）①升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；
②保持溫度和體積不變向上述平衡體系中再充入一定量的N₂O₄，相對(duì)于成比例增大反應(yīng)物，即增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，但二氧化氮的濃度一定增大；
③根據(jù)達(dá)到平衡狀態(tài)，各組分濃度不變，正逆反應(yīng)速率相等進(jìn)行判斷；
④根據(jù)v（NO₂）=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算NO₂的化學(xué)反應(yīng)速率，再根據(jù)同一反應(yīng)中、同一時(shí)間段內(nèi)反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（N₂O₄）．
（4）從作為燃料電池時(shí)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂．

解答 解：（1）肼可作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，與氧化劑N₂H₄反應(yīng)生成N₂和水蒸氣，將方程式②×2-①得肼和N₂H₄ 反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol，
故答案為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（2）根據(jù)（1）中反應(yīng)2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）可知，N₂O₄中的氮元素從+4價(jià)變?yōu)?價(jià)，所以N₂O₄是氧化劑，
故答案為：N₂O₄；
（3）①升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體顏色變深，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)即△H＞0，
故答案為：＞；
②保持溫度和體積不變向上述平衡體系中再充入一定量的N₂O₄，相對(duì)于成比例增大反應(yīng)物，即增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)即逆反應(yīng)方向，所以NO₂的體積分?jǐn)?shù)減小，但二氧化氮的濃度仍然增大，則混合氣體的顏色變深，
故答案為：減��；變深；
③a、反應(yīng)方程式兩邊氣體的質(zhì)量不相等，密度不變，說明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故a正確；
b、反應(yīng)過程中，反應(yīng)熱不會(huì)變化，不是變量，無法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；
c、根據(jù)圖象，正反應(yīng)速率還在減小，則說明未達(dá)到平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；
d、四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率不變，說明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故d正確；
故選ad；
④v（NO₂）=v（NO₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.6mol}{10L}}{3s}$=0.02mol/L•s，則v（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$v（NO₂）=0.01mol/（L•s），故答案為：0.01；
（4）肼一空氣燃料堿性電池中，負(fù)極上肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水和氮?dú)�，電極反應(yīng)式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂，故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查蓋斯定律、電極反應(yīng)式的書寫等知識(shí)點(diǎn)，這些都是高考的熱點(diǎn)，注意電極反應(yīng)式的書寫要結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性，難度較大．