Question

11．在2L密閉容器內，800℃時反應2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）體系中，n（NO）隨時間的變化如下表：

時間（s）	0	1	2	3	4	5
n（NO）（mol）	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

（1）上述反應是（填“是”或“不是”）可逆反應，在第5s時，NO的轉化率為65%．
（2）如圖中表示NO₂變化曲線的是b．用O₂表示0～2s內該反應的平均速率v=1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1．
（3）能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是bc．
a．v（NO₂）=2v（O₂）         b．容器內壓強保持不變
c．v_逆（NO）=2v_正（O₂）      d．容器內密度保持不變
（4）、鉛蓄電池是常用的化學電源，其電極材料是Pb和PbO₂，電解液為稀硫酸．工作時該電池總反應式為：PbO₂+Pb+2H₂SO₄═2PbSO₄+2H₂O，據(jù)此判斷：
①工作時正極反應為PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O．
②工作時，電解質溶液的pH值增大（“增大”、“減小”或“不變”）
③工作時，電解質溶液中陰離子移向負極．
（5）火箭推進器中盛有強還原劑液態(tài)肼（N₂H₄）和強氧化劑液態(tài)雙氧水．當它們混合反應時，即產(chǎn)生大量氮氣和水蒸氣，并放出大量熱．已知0.4mol液態(tài)肼與足量液態(tài)雙氧水反應，生成水蒸氣和氮氣，放出256.652kJ的熱量．
①反應的熱化學方程式為N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.63 kJ•mol^-1．
②此反應用于火箭推進，除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外，還有一個很大的優(yōu)點是產(chǎn)物不會造成環(huán)境污染．
③發(fā)射衛(wèi)星可用肼為燃料，二氧化氮作氧化劑，兩者反應生成氮氣和水蒸氣．已知：
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g），△H=+67.7kJ•mol^-1
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g），△H=-534kJ•mol^-1
肼和二氧化氮反應的熱化學方程式為N₂H₄（g）+NO₂（g）═$\frac{3}{2}$N₂（g）+2H₂O（g）△H=-567.85 kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）由表中數(shù)據(jù)可知從3s開始，NO的物質的量為0.007mol，不再變化，屬于可逆反應，3s時反應達平衡，5s時消耗的NO為0.02mol-0.007mol=0.013mol，進而計算NO轉化率；
（2）NO₂是產(chǎn)物，隨反應進行濃度增大，平衡時△c（NO₂）=△c（NO）；
根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NO），再利用速率之比等于化學計量數(shù)之比計算v（O₂）；
（3）可逆反應達到平衡時，v正=V逆 （同種物質表示）或正逆速率之比等于化學計量數(shù)之比（不同物質表示），反應混合物各組分的物質的量、濃度、含量不再變化，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，判斷平衡的物理量隨反應進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化，說明到達平衡；
（4）①正極發(fā)生還原反應，PbO₂發(fā)生還原反應生成PbSO₄；
②工作時，消耗硫酸，硫酸濃度減小，酸性減弱；
③工作時，電解質溶液中陰離子移向負極移動；
（5）①發(fā)生反應：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g），計算1molN₂H₄（l）反應放出的熱量，注明物質的聚集狀態(tài)與反應熱書寫熱化學方程式；
②此反應用于火箭推進，除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外，還有一個很大的優(yōu)點是：產(chǎn)物不會造成環(huán)境污染；
③已知：Ⅰ．N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g），△H=+67.7kJ•mol^-1
Ⅱ．N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g），△H=-534kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，Ⅱ-I×$\frac{1}{2}$可得：N₂H₄（g）+NO₂（g）═$\frac{3}{2}$N₂（g）+2H₂O（g）．

解答 解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知從3s開始，NO的物質的量為0.007mol，不再變化，3s時反應達平衡，屬于可逆反應，5s時消耗的NO為0.02mol-0.007mol=0.013mol，NO轉化率為$\frac{0.013mol}{0.02mol}$×100%=65%，
故答案為：是；65%；
（2）NO₂是產(chǎn)物，隨反應進行濃度增大，平衡時△c（NO₂）=△c（NO）=$\frac{0.02mol-0.007mol}{2L}$=0.0065mol/L，所以圖中表示NO₂變化的曲線是b；
2s內用NO表示的平均反應速率v（NO）=$\frac{\frac{0.02mol-0.008mol}{2L}}{2s}$=3.0×10^-3mol•L^-1•s^-1，速率之比等于化學計量數(shù)之比，所以v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（NO）=$\frac{1}{2}$×3.0×10^-3mol•L^-1•s^-1=1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1，
故答案為：b；1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1；
（3）a．表示同一方向反應速率，v（NO₂）自始至終為v（O₂）的2倍，不能說明達到平衡，故a錯誤；
b．隨反應進行，反應混合氣體總的物質的量在減小，壓強減小，壓強保持保持不變，說明反應到達平衡，故b正確；
c．不同物質表示速率，到達平衡時，正逆速率之比等于化學計量數(shù)之比，v_逆（NO）：v_正（O₂）=2：1，即v_逆（NO）=2v_正（O₂），故c正確；
d．混合氣體的總質量不變，容器容積為定值，所以密度自始至終不變，不能說明達到平衡，故d錯誤．
故答案為：bc；
（4）①正極發(fā)生還原反應，PbO₂發(fā)生還原反應生成PbSO₄，正極電極反應式為：PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O，
故答案為：PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O；
②工作時，消耗硫酸，硫酸濃度減小，酸性減弱，電解質溶液的pH值增大，故答案為：增大；
③工作時，電解質溶液中陰離子移向負極移動，故答案為：負極；
（5）①發(fā)生反應：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g），1molN₂H₄（l）反應放出的熱量為256.652kJ×$\frac{1mol}{0.4mol}$=641.63kJ，反應熱化學方程式為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.63 kJ•mol^-1，
故答案為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.63 kJ•mol^-1；
②此反應用于火箭推進，除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外，還有一個很大的優(yōu)點是：產(chǎn)物不會造成環(huán)境污染，
故答案為：產(chǎn)物不會造成環(huán)境污染；
③已知：Ⅰ．N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g），△H=+67.7kJ•mol^-1
Ⅱ．N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g），△H=-534kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，Ⅱ-I×$\frac{1}{2}$可得：N₂H₄（g）+NO₂（g）═$\frac{3}{2}$N₂（g）+2H₂O（g）△H=-567.85 kJ•mol^-1，
故答案為：N₂H₄（g）+NO₂（g）═$\frac{3}{2}$N₂（g）+2H₂O（g）△H=-567.85 kJ•mol^-1．

點評 本題考查化學平衡計算、平衡狀態(tài)判斷、原電池、熱化學方程式等，注意對基礎知識的理解掌握，難度中等．