Question

17．肼可作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，與N₂O₄反應(yīng)生成N₂和水蒸氣．已知：
①N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ•mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
（1）寫出肼和N₂O₄反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（2）上述反應(yīng)中氧化劑是N₂O₄．
（3）火箭殘骸中�，F(xiàn)紅棕色氣體，當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體顏色變深，原因是存在如下反應(yīng)：N₂O₄（g）?2NO₂（g）
①上述反應(yīng)的△H＞0（選填“＞”或“＜”）．
②保持溫度和體積不變向上述平衡體系中再充入一定量的N₂O₄，再次達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體中NO₂的體積分?jǐn)?shù)減小（填“增大”、“減小”或“不變”），混合氣體的顏色變深（填“變深”或“變淺”）．
③一定溫度下，將1mol N₂O₄充入一恒壓密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列示意圖正確且能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是ad．

④若在相同溫度下，上述反應(yīng)改在體積為10L的恒容密閉容器中進(jìn)行，反應(yīng)3s后NO₂的物質(zhì)的量為0.6mol，則0～3s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N₂O₄）=0.01 mol•L^-1•s^-1．
（4）肼-空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時(shí)，負(fù)極的反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．

Answer 1

分析 （1）已知：①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-19.5 kJ•mol^-1，②N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2 kJ•mol^-1，則根據(jù)蓋斯定律可知②×2-①即可得到熱化學(xué)方程式；
（2）反應(yīng)中，N₂O₄（l）中N元素化合價(jià)從+4價(jià)就得到0價(jià)，得電子發(fā)生還原反應(yīng)是氧化劑；
（3）①升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體顏色變深，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行；
②保持溫度和體積不變向上述平衡體系中再充入一定量的N₂O₄，相對(duì)于成比例增大反應(yīng)物，即增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)即逆反應(yīng)方向，所以NO₂的體積分?jǐn)?shù)減小，但二氧化氮的濃度仍然增大，則混合氣體的顏色變深；
③a、反應(yīng)方程式兩邊氣體的質(zhì)量不相等，密度不變，說(shuō)明達(dá)到了平衡狀態(tài)；
b、反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)熱不會(huì)變化；
c、根據(jù)圖象，正反應(yīng)速率仍然是變化的；
d、四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率不變，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等；
④化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與物質(zhì)的濃度無(wú)關(guān)，所以平衡常數(shù)K不變；v（NO₂））=$\frac{△c}{△t}$；
（4）原電池中負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，則肼在負(fù)極通入，又因?yàn)槿芤猴@堿性，則負(fù)極反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．

解答 解：（1）已知：①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-19.5 kJ•mol^-1，②N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2 kJ•mol^-1，則根據(jù)蓋斯定律可知②×2-①即可得到2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9 kJ/mol，
故答案為；2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（2）反應(yīng)中，N₂O₄（l）中N元素化合價(jià)從+4價(jià)就得到0價(jià)，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，N₂O₄（l）是氧化劑，
故答案為：N₂O₄；
（3）①升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體顏色變深，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)即△H＞0，
故答案為：＞；
②保持溫度和體積不變向上述平衡體系中再充入一定量的N₂O₄，相對(duì)于成比例增大反應(yīng)物，即增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)即逆反應(yīng)方向，所以NO₂的體積分?jǐn)?shù)減小，但二氧化氮的濃度仍然增大，則混合氣體的顏色變深，
故答案為：減小，變深；
③a、反應(yīng)方程式兩邊氣體的質(zhì)量不相等，密度不變，說(shuō)明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故a正確；
b、反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)熱不會(huì)變化，不是變量，無(wú)法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；
c、根據(jù)圖象，正反應(yīng)速率仍然是變化的，則不能說(shuō)明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；
d、四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率不變，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故d正確，
故答案為：ad；
④化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與物質(zhì)的濃度無(wú)關(guān)，所以平衡常數(shù)K不變；v（NO₂））=$\frac{△c}{△t}$═0.02mol/（L•s），則v（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$v（NO₂）=0.01mol/（L•s），
故答案為：0.01；
（4）原電池中負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，則肼在負(fù)極通入，又因?yàn)槿芤猴@堿性，則負(fù)極反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；

點(diǎn)評(píng) 本題考查蓋斯定律、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡影響因素分析、電極反應(yīng)式的書寫等知識(shí)點(diǎn)，這些都是高考的熱點(diǎn)，注意電極反應(yīng)式的書寫要結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性，影響化學(xué)平衡的因素分析判斷，題目難度中等．