Question

“神七”登天譜寫了我國航天事業的新篇章。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

試寫出氣態肼在氣態四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態水的熱化學方程式：  。

（2）工業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發生反應：

4NH₃(g)+5O₂(g）4NO(g)+6H₂O(g)   ΔH<0

測得平衡時數據如下：

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

 

①在溫度T₁下，若經過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“＝”）。

（4）在載人航天器的生態系統中，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進行并說明理由    。

（5）下圖是某空間站能量轉化系統的局部示意圖，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），則該段時間內水電解系統中轉移電子的物質的量為    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，還原產物為NaCl，還原劑為NH₃，氧化產物為N₂H₄，答案：NaClO + 2 NH₃ =N₂H₄ + NaCl + H₂O；⑶①由4NH₃(g)+5O₂(g）4NO(g)+6H₂O(g) 的計量數關系得速率：v(NH₃)=v(NO)=，該反應是放熱反應，NO在T₂時物質的量少，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，答案：不能自發，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、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