Question

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)生的電極反應式為

 

．

（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)水的熱化學方

 

．
（3）聯(lián)氨的工業(yè)生產常用氨和次氯酸鈉為原料獲得，寫出反應的離子方程式為_

 

．
（4）如圖所示，A是由易導熱材料制成的體積不變的密閉容器，B是一耐化學腐蝕且易于傳熱的體積可變的透明氣囊（體積改變過程中囊體彈力改變忽略不計）．關閉K₂，將各1mol NO₂通過K₁、K₃分別充入A、B中，反應起始時A、B的體積相同均為a L．

①B中可通過

 

判斷可逆反應2NO₂?N₂O₄已經(jīng)達到平衡．
②若打開K₂，平衡后B容器的體積縮至0.4a L，則打開K₂之前，氣球B體積為

 

L．
③若容器A中到達平衡所需時間t s，達到平衡后容器內壓強為起始壓強的0.8倍，則平均化學反應速率v（NO₂）等于

 

（用含a、t的代數(shù)式表示）．
④若平衡后在A容器中再充入0.5mol NO₂，則重新到達平衡后，平衡混合氣中NO₂的體積分數(shù)

 

（填“變大”“變小”或“不變”）．

Answer 1

考點：化學電源新型電池,離子方程式的書寫,熱化學方程式,化學平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）左端為負極，在堿性電解質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）的反應熱；
（3）根據(jù)反應物和生成物來確定生成物，并書寫化學方程式；
（4）①反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，平衡時各種物質的物質的量、濃度等不再發(fā)生變化；
②根據(jù)等效平衡分析；
③根據(jù)反應前后氣體的壓強之比等于物質的量之比來回答；
④根據(jù)壓強對化學平衡的移動的影響因素來回答．

解答： 解：（1）左端為負極，在堿性電解質中失去電子生成氮氣和水，電極反應為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；
由在高錳酸鉀催化劑存在下，尿素和次氯酸鈉、氫氧化鈉溶液反應生成聯(lián)氨、另外兩種鹽和水，根據(jù)質量守恒定律可知兩種鹽為氯化鈉和碳酸鈉，該反應為CO（NH₂）₂+ClO^-+2OH^-=N₂H₄+Cl^-+CO₃^2-+H₂O，故答案為：CO（NH₂）₂+ClO^-+2OH^-=N₂H₄+Cl^-+CO₃^2-+H₂O．
（3）氨氣和次氯酸鈉之間反應的方程式為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O，故答案為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（4）①B是一個氣體壓強不變的容器，所以當反應達到平衡狀態(tài)時，混合氣體的顏色和氣囊體積不再改變，
故答案為：B的體積不再減小或氣體顏色不再變化；
②打開K₂，則相當于是在等溫等壓時的平衡，因此平衡時等效的．由于此時反應物的物質的量是B中的二倍，所以打開K₂之前，氣球B體積為（aL+0.4aL）÷2=0.7aL，
故答案為：0.7a；
③2NO₂?N₂O₄
初始物質的量：1      0
變化的物質的量：2x     x
平衡物質的量：1-2x     x  
則

1-2x+x

1

=0.8，解得x=0.2mol，所以平均化學反應速率v（NO₂）=

0.2×2

at

mol/（L?s）=

0.4

at

mol/（L?s），故答案為：

0.4

at

mol/（L?s）；
④再加入氣體，相當于增大壓強，化學平衡正向移動，二氧化氮的百分含量會減小，故答案為：變小．

點評：本題考查了化學平衡的計算和蓋斯定律等知識點，難點是根據(jù)等效平衡進行計算，難度較大．