Question

“神七”登天譜寫了我國航天事業(yè)的新篇章。火箭升空需要高能的燃料，通常用肼(N₂H₄)作為燃料，N₂O₄做氧化劑。

（1）已知：N₂(g) + 2O₂(g) =2NO₂(g)                                 △H＝＋67.7 kJ·mol^－1

N₂H₄(g) + O₂(g) =N₂(g) + 2H₂O(g)              △H＝－534.0 kJ·mol^－1

2NO₂(g) N₂O₄(g)                              △H＝－52.7 kJ·mol^－1

試寫出氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學方程式：  。

（2）工業(yè)上可用次氯酸鈉與過量的氨反應制備肼，該反應的化學方程式為：    。

（3）一定條件下，在2L密閉容器中起始投入2 mol NH₃和4 mol O₂發(fā)生反應：

4NH₃(g)+5O₂(g）4NO(g)+6H₂O(g)   ΔH<0

測得平衡時數(shù)據(jù)如下：

平衡時物質(zhì)的量（mol）	n(NO)	n(H2O）
溫度T1	1.6	2.4
溫度T2	1.2	1.8

 

①在溫度T₁下，若經(jīng)過10min反應達到平衡，則10min內(nèi)反應的平均速率

v(NH₃)＝    。

②溫度T₁和T₂的大小關系是T₁     T₂（填“>”、 “<”或“＝”）。

（4）在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中，不僅要求分離去除CO₂，還要求提供充足的O₂。某種電化學裝置可實現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化：2CO₂=2CO+O₂，CO可用作燃料。已知該反應的陽極反應為：=O₂↑+2H₂O，則陰極反應為    。有人提出，可以設計反應2CO=2C+O₂（△H＞0）來消除CO的污染。請你判斷上述反應是否能自發(fā)進行并說明理由    。

（5）下圖是某空間站能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的局部示意圖，其中燃料電池采用KOH溶液為電解液。

如果某段時間內(nèi)氫氧儲罐中共收集到33.6L氣體（已折算成標準狀況），則該段時間內(nèi)水電解系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為    mol。

 

 

Answer 1

【答案】

（14分）

（1）2N₂H₄(g) + N₂O₄(g)=3N₂(g) + 4H₂O(g)  △H=－1083.0 kJ·mol^－1  （2分）

（2）NaClO + 2 NH₃ =N₂H₄ + NaCl + H₂O  （2分）

（3）0.08 mol•L^—1 •min^—1  （2分）      < （2分）

（4）2CO₂+4e^—+2H₂O=2CO+4OH^— （或CO₂+2e^—+H₂O=CO+2OH^—）（2分）     

不能，因為該反應的△H＞0，△S<O（2分）

（5）2  （2分）

【解析】

試題分析：⑴由蓋斯定律：①N₂(g) + 2O₂(g) =2NO₂(g)   △H₁＝＋67.7 kJ·mol^－1

②N₂H₄(g) + O₂(g) =N₂(g) + 2H₂O(g)          △H₂＝－534.0 kJ·mol^－1

③2NO₂(g) N₂O₄(g)                          △H₃＝－52.7 kJ·mol^－1

②×2―①―③得：△H=2△H₂―△H₁―△H₃=－534.0 kJ·mol^－1×2―67.7 kJ·mol^－1 ＋52.7 kJ·mol^－1=－1083.0 kJ·mol^－1,答案： 2N₂H₄(g) + N₂O₄(g)=3N₂(g) + 4H₂O(g)  △H=－1083.0 kJ·mol^－1；⑵用氧化還原反應的思想，分析出氧化劑為NaClO，還原產(chǎn)物為NaCl，還原劑為NH₃，氧化產(chǎn)物為N₂H₄，答案：NaClO + 2 NH₃ =N₂H₄ + NaCl + H₂O；⑶①由4NH₃(g)+5O₂(g）4NO(g)+6H₂O(g) 的計量數(shù)關系得速率：v(NH₃)=v(NO)=，該反應是放熱反應，NO在T₂時物質(zhì)的量少，說明進行的程度小，T₂高于T₁，答案：0.08 mol•L^—1 •min^—1 ，  <；⑷用總反應2CO₂=2CO+O₂，減去陽極反應式=O₂↑+2H₂O，得2CO₂+4e^—+2H₂O=2CO+4OH^—，答案：2CO₂+4e^—+2H₂O=2CO+4OH^—；2CO₂=2CO+O₂，△S小于0，△H大于0 ，△G=△H―T△S>0，所以反應不能自發(fā)，答案：不能自發(fā)，因為該反應的△H＞0，△S<O。

考點：以新能源、新材料為背景涉及元素化合物性質(zhì)、熱化學方程式和電極反應方程式的書寫、讀圖讀表計算與分析的綜合題