Question

科研及生產(chǎn)中常涉及氮及其化合物．
硝酸工業(yè)的重要反應(yīng)之一是2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）．800℃時在2L密閉容器中加入0.020mol NO和0.01molO₂，n（NO）隨時間的變化如下表：

時間（s）	0	1	2	3	4	5
5n（NO）（mol）	0.020	0.010	0.006	0.004	0.004	0.004

（1）硝酸工業(yè)的重要反應(yīng)之一是2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）．800℃時在2L密閉容器中加入0.020mol NO和0.01molO₂，n（NO）隨時間的變化如下表：
①800℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

已知反應(yīng)的平衡常數(shù)K（700℃）＞K（800℃），則該反應(yīng)是

 

熱反應(yīng)．
②0～2s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v（O₂）=

 

．下列能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

．
a．v（NO₂）=2v（O₂）  b．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變  c．v_逆（NO）=2v_正（O₂） d．容器內(nèi)的密度保持不變
③為使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動的是

 

．
a．及時分離出NO₂氣體  b．適當(dāng)升高溫度c．增大O₂的濃度  d．選擇高效的催化劑
（2）肼（N₂H₄）可用做發(fā)射衛(wèi)星的火箭燃料．已知：
①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ?mol^-1
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-543kJ?mol^-1
寫出氣態(tài)肼和NO₂生成氮?dú)夂退�蒸氣的熱化學(xué)方程式

 

．
（3）肼一空氣燃料電池的電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液，反應(yīng)方程式是：N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O，該燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)式是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）①依據(jù)化學(xué)平衡三段式解釋計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算得到，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
②依據(jù)圖表數(shù)據(jù)計(jì)算一氧化氮的反應(yīng)速率，結(jié)合反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式系數(shù)之比計(jì)算氧氣反應(yīng)速率；反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，個組成含量不變，分析“變量不變”來判斷選項(xiàng)；
③反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，依據(jù)化學(xué)平衡移動原理分析判斷；
（2）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式：
（3）燃料電池中燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，依據(jù)電解質(zhì)溶液中的離子減小電荷配平書寫電極反應(yīng)．

解答： 解：（1）①800℃時在2L密閉容器中加入0.020mol NO和0.010mol O₂，
               2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）
起始量（mol/L） 0.01    0.005    0
變化量（mol/L） 0.008   0.004    0.008
平衡量（mol/L） 0.002   0.001    0.008
平衡常數(shù)K=

0.0082

0.0022×0.001

=16000L?mol^-1；
反應(yīng)的平衡常數(shù)K（700℃）＞K（800℃），溫度升高平衡常數(shù)減小，平衡逆向進(jìn)行，逆向是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，
故答案為：16000L?mol^-1；放；
②0～2s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v（O₂）=

1

2

V（NO）=

1

2

×

0.01mol/L-0.003mol/L

2s

=1.75×10^-3mol?L^-1?s^-1；
下列能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)，反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量不變，分析“變量不變”來判斷選項(xiàng)；
a．速率之比等于化學(xué)方程式系數(shù)之比，v（NO₂）=2v（O₂）表示的是正反應(yīng)速率之比，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故a錯誤；
b．反應(yīng)前后是氣體體積變化的反應(yīng)，容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．速率之比等于化學(xué)方程式系數(shù)之比，v（NO₂）=2v（O₂）表示的是正反應(yīng)速率之比，v_逆（NO）=2v_正（O₂），說明一氧化氮的正逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；
d．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，容器體積不變，密度始終不變，容器內(nèi)的密度保持不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d錯誤；
故答案為：1.75×10^-3mol?L^-1?s^-1；bc；
③為使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動的；
a．及時分離出NO₂氣體，平衡正向進(jìn)行，但反應(yīng)速率減小，故a不符合；
b．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，適當(dāng)升高溫度，速率增大，但平衡逆向進(jìn)行，故b不符合；
c．增大O₂的濃度平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)速率增大，故c符合；
d．選擇高效的催化劑只能改變反應(yīng)速率不能改變平衡，故d不符合；
故答案為：c；
（2）①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ?mol^-1
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-543kJ?mol^-1
由蓋斯定律計(jì)算②×2-①得到氣態(tài)肼和NO₂生成氮?dú)夂退�蒸氣的熱化學(xué)方程式：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1153.7kJ?mol^-1，
故答案為：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1153.7kJ?mol^-1；
（3）N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O，強(qiáng)堿溶液中發(fā)生的原電池反應(yīng)中，燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，該燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)式是N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O，
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算，平衡影響因素分析判斷，平衡標(biāo)志的理解應(yīng)用，反應(yīng)速率平衡常數(shù)計(jì)算、原電池原理的分析應(yīng)用、蓋斯定律計(jì)算是解題關(guān)鍵，題目難度中等．