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： 。

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

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“＝”)。

（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中轉移電子的物質的量為__________mol。

（3）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 。

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K==1.2；

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

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中轉移電子的物質的量為2mol；、

（3）陰極發生還原反應，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進行。