Question

【題目】偏二甲肼（）、肼（ ）和四氧化二氧（ ）可作為運載火箭的推進劑。

（1）已知：

和反應生成、和并放出大量熱，寫出該反應的熱化學方程式（ 用含 、 、 的代數式表示）__________。該反應______（填“是”或“不是”）自發反應，判斷的理由是_______。

（2）肼（ ）也可用于新型環保燃料電池中，燃料電池的工作原理示意圖如圖1所示，該燃料電池的負極反應式為_________________________________。

（3）將4molN2O4放入2 L，恒容密閉容器中發生反應N2O4(g) 2NO2(g)，平衡體系中N2O4的體積分數（）隨溫度的變化如圖2所示

①D點v（正）________v（逆）（填“>”“=”或“<”）。

②A、B、C點中平衡常數K的值最大的是________點。 時，N2O4的平衡轉化率為________；若達平衡時間為5 s，則此時間內的平均反應速率為________。

③若其條件不變，在原平衡基礎上，再加入一定量，達到新平衡時，與原平衡相比，NO2的體積分數________（填“增大”“不變”或“減小”）。

Answer 1

【答案】C2H8N2(l)+2N2O4(l)=3N2(g)+2H2O(g)+2CO2(g) △H=△H 1-△H 2-△H3 是 正反應方向是熵增的放熱反應，△H-T△S恒小于0 N2H4-4e- +2O2-=N2+2H2O ＜ C 25% 0.1molL-1S-1 減小

【解析】

(1)已知：① ，② ，③ ，由蓋斯定律可知①-②-③得C2H8N2(l)+2N2O4(l)=3N2(g)+2H2O(g)+2CO2(g)，據此計算△H，再結合△G=△H-T△S分析反應能否自發進行；

(2)燃料電池通O2的極為正極，則通N2H4的極為負極，發生氧化反應，產物為N2；

(3)①由圖可知，D點未達到平衡狀態，A點達到平衡狀態，D→A時反應物N2O4的體積分數增大，即反應逆向進行；

②圖2可知，隨溫度升高，平衡時N2O4的體積分數不斷減小，說明溫度升高平衡正向移動，平衡常數隨溫度的升高而增大；T2平衡時N2O4的體積分數為60%；

則：=60%，解得：x=1，由此計算N2O4的轉化率和平均反應速率；

③若其條件不變，在原平衡基礎上，再加入一定量，NO2的濃度增大，平衡逆向移動。

(1)已知：① ，② ，③ ，由蓋斯定律可知①-②-③得C2H8N2(l)+2N2O4(l)=3N2(g)+2H2O(g)+2CO2(g)，則△H=△H 1-△H 2-△H3，因此反應正反應為放熱反應，即△H＜0，且為熵增反應，即△S＞0，則△G=△H-T△S恒小于0，說明此反應是自發反應；

(2)燃料電池通O2的極為正極，則通N2H4的極為負極，發生氧化反應，產物為N2，且燃料電池工作時O2-向負極移動，則該燃料電池的負極反應式為N2H4-4e- +2O2-=N2+2H2O；

(3)①由圖可知，D點未達到平衡狀態，A點達到平衡狀態，D→A時反應物N2O4的體積分數增大，反應逆向進行，即v正＜V逆；

②圖2可知，隨溫度升高，平衡時N2O4的體積分數不斷減小，說明溫度升高平衡正向移動，平衡常數隨溫度的升高而增大，即A、B、C點中平衡常數K的值最大的是C點；T2平衡時N2O4的體積分數為60%；

則：=60%，解得：x=1，故N2O4的轉化率為=25%；若達到平衡所需要的時間為5s，則此時間內的平均反應速率為=0.1molL-1S-1；

③若其條件不變，在原平衡基礎上，再加入一定量NO2，NO2的濃度增大，平衡逆向移動，達到新平衡時，與原平衡相比，NO2的體積分數將減小。