Question

Ⅰ．肼（N₂H₄）又稱聯氨，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，左邊電極上發生的電極反應式為

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：

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生反應2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g），下列各項能說明反應達到平衡狀態的是

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，發生反應CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），達平衡后測得各組分濃度如下：

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

①列式并計算平衡常數K=

2

3

L²?moL^-2（或0.67L²?moL^-2）

．
②若降低溫度，K值增大，則反應的△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；
Ⅱ．（1）根據化學平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量來判斷平衡；
（2）①根據平衡濃度計算平衡常數；
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的關系來判斷平衡的移動方向，從而確定正逆反應速率的關系．

解答：解：Ⅰ．（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；
Ⅱ．（1）反應2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g），為反應前后氣體的物質的量不等的反應，則
a．體系壓強保持不變，則該反應達到平衡，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，即物質的濃度不變，則反應達到平衡，故b正確；
c．NO和O₂的物質的量之比保持不變，則各物質的物質的量不發生變化，該反應達到平衡，故c正確；     
d．每消耗1molO₂同時生成2molNO₂，只能說明正反應速率的關系，不能確定正逆反應速率的關系，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，即正反應為放熱反應，△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，即正逆反應速率相等，故答案為：=．

點評：本題綜合性較強，涉及熱化學反應方程式的書寫和計算、電極反應的書寫、化學平衡的計算、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．