Question

【題目】Ⅰ．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＝＋67.7kJ·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： 。

Ⅱ、（1）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：

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

在溫度T1下，若經(jīng)過10min反應達到平衡，則10min內反應的平均速率v(NH3)＝ 。

②溫度T1和T2的大小關系是T1 T2(填“>”、 “<”或“＝”)。

（2）電解KOH溶液，如果某段時間內氫氧儲罐中共收集到33.6L氣體已折算成標況)，則該段時間內水電解系統(tǒng)中轉移電子的物質的量為__________mol。

（3）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 。

Answer 1

【答案】Ⅰ、（1）2N2H4(g)+N2O4(g)═3N2(g)+4H2O(g)△H=-1083.0 kJmol-1；

（2）NaClO+2NH3═N2H4+NaCl+H2O；

Ⅱ、（1）0.08 molL-1min-1 ＜（2）2

（3）2CO2+4e-+2H2O═2CO+4OH-(或CO2+2e-+H2O═CO+2OH-)；不能，因為該反應的△S＜0；

【解析】

試題分析：Ⅰ．（1）①N2(g)+2O2(g)═2NO2(g)△H=+67.7kJmol-1；

②N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=-534.0kJmol-1；

③2NO2(g)N2O4(g)△H=-52.7kJmol-1；據(jù)蓋斯定律，②×2-(①+③)得到：

2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1083.0 kJmol-1；

（2）次氯酸鈉與過量的氨反應制備肼，生成氯化鈉和水，反應的化學方程式為：NaClO+2NH3=NaCl+N2H4+H2O；

Ⅱ．（1）①T1時，向2L密閉容器中充入3.2molNH3和4.4molO2，發(fā)生反應：

4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)△H＜0：

起始量(mol/L) 1.6 2.2 0 0

變化量(mol/L) 0.8 1 0.8 1.2

平衡量(mol/L) 0.8 1.2 0.8 1.2

T1℃時，若經(jīng)過10min反應達到平衡，則10min內反應的平均速率v(NH3)==0.08molL-1；平衡常數(shù)K==1.2；

②T2時，向2L密閉容器中充入3.2molNH3和4.4molO2，發(fā)生反應：

4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)△H＜0：

起始量(mol/L) 1.6 2.2 0 0

變化量(mol/L) 0.6 0.75 0.6 0.9

平衡量(mol/L) 1 1.45 0.6 0.9

K==0.36＜1.2；則反應逆向進行，反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行，T2＞T1；

（2）如果某段時間內氫氧儲罐中共收集到33.6L，為1.5mol氣體，電解方程式為2H2O2H2↑+O2↑，則生成1mol氫氣和0.5mol氧氣，生成1mol氫氣轉移電子2mol，所以該段時間內水電解系統(tǒng)中轉移電子的物質的量為2mol；、

（3）陰極發(fā)生還原反應，CO2被還原生成CO，陰極反應為：2CO2+4e-+2H2O=2 CO+4OH-；

反應2CO=2C+O2(△H＞0、△S＜0)，則△G=△H-T△S＞0，反應是一個焓增、熵減的反應，任何情況下不能自發(fā)進行。