Question

Ⅰ．肼（N₂H₄）又稱聯(lián)氨，廣泛用于火箭推進劑、有機合成及燃料電池，NO₂的二聚體N₂O₄則是火箭中常用氧化劑．試回答下列問題
（1）肼燃料電池原理如圖所示，左邊電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為

N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O

．
（2）火箭常用N₂O₄作氧化劑，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
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(xué)方程式：

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

．
Ⅱ．研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義．
（1）一定條件下，將2molNO與2molO₂置于恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g），下列各項能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

abc

．
a．體系壓強保持不變                  b．混合氣體顏色保持不變
c．NO和O₂的物質(zhì)的量之比保持不變     d．每消耗1molO₂同時生成2molNO₂
（2）CO可用于合成甲醇，一定溫度下，向體積為2L的密閉容器中加入CO和H₂，發(fā)生反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），達(dá)平衡后測得各組分濃度如下：

物質(zhì)	CO	H2	CH3OH
濃度（mol?L-1）	0.9	1.0	0.6

①列式并計算平衡常數(shù)K=

2

3

L²?moL^-2（或0.67L²?moL^-2）

．
②若降低溫度，K值增大，則反應(yīng)的△H

＜

0（填“＞”或“＜”）．
③若保持體積不變，再充入0.6molCO和0.4molCH₃OH，此時v_正

=

v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）左端為負(fù)極，在堿性電解質(zhì)中失去電子生成氮氣和水；
（2）利用蓋斯定律來計算2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）的反應(yīng)熱；
Ⅱ．（1）根據(jù)化學(xué)平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量來判斷平衡；
（2）①根據(jù)平衡濃度計算平衡常數(shù)；
②降低溫度，K值增大，則降低溫度時平衡正向移動；
③若保持體積不變，利用Qc與K的關(guān)系來判斷平衡的移動方向，從而確定正逆反應(yīng)速率的關(guān)系．

解答：解：Ⅰ．（1）左端為負(fù)極，在堿性電解質(zhì)中失去電子生成氮氣和水，電極反應(yīng)為N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O，故答案為：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
根據(jù)蓋斯定律可知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，
即熱化學(xué)方程式為2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-947.6 kJ?mol^-1，故答案為：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-947.6 kJ?mol^-1；
Ⅱ．（1）反應(yīng)2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g），為反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不等的反應(yīng)，則
a．體系壓強保持不變，則該反應(yīng)達(dá)到平衡，故a正確；                  
b．該混合物中只有二氧化氮為紅棕色氣體，則混合氣體顏色保持不變，即物質(zhì)的濃度不變，則反應(yīng)達(dá)到平衡，故b正確；
c．NO和O₂的物質(zhì)的量之比保持不變，則各物質(zhì)的物質(zhì)的量不發(fā)生變化，該反應(yīng)達(dá)到平衡，故c正確；     
d．每消耗1molO₂同時生成2molNO₂，只能說明正反應(yīng)速率的關(guān)系，不能確定正逆反應(yīng)速率的關(guān)系，則不能判斷是否平衡，故d錯誤；
故答案為：abc；
（2）①由表格中平衡濃度，則算平衡常數(shù)為K=

0.6

0.9×(1.0)2

=

2

3

L²?moL^-2 （或0.67 L²?moL^-2），
故答案為：

2

3

L²?moL^-2 （或0.67 L²?moL^-2）；
②降低溫度，K值增大，則降低溫度時平衡正向移動，即正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，故答案為：＜；
③若保持體積不變，再充入0.6molCO和0.4molCH₃OH，Qc=

1

1.5×(1.0)2

L²?moL^-2=K，則平衡不移動，即正逆反應(yīng)速率相等，故答案為：=．

點評：本題綜合性較強，涉及熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫和計算、電極反應(yīng)的書寫、化學(xué)平衡的計算、平衡的判定及平衡移動，注重對高考熱點的考查，題目難度中等．