Question

【題目】偏二甲肼（）、肼（ ）和四氧化二氧（ ）可作為運(yùn)載火箭的推進(jìn)劑。

（1）已知：

和反應(yīng)生成、和并放出大量熱，寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式（ 用含 、 、 的代數(shù)式表示）__________。該反應(yīng)______（填“是”或“不是”）自發(fā)反應(yīng)，判斷的理由是_______。

（2）肼（ ）也可用于新型環(huán)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(fù)極反應(yīng)式為_________________________________。

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

①D點(diǎn)v（正）________v（逆）（填“>”“=”或“<”）。

②A、B、C點(diǎn)中平衡常數(shù)K的值最大的是________點(diǎn)。 時(shí)，N2O4的平衡轉(zhuǎn)化率為________；若達(dá)平衡時(shí)間為5 s，則此時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率為________。

③若其條件不變，在原平衡基礎(chǔ)上，再加入一定量，達(dá)到新平衡時(shí)，與原平衡相比，NO2的體積分?jǐn)?shù)________（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(yīng)方向是熵增的放熱反應(yīng)，△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(jù)此計(jì)算△H，再結(jié)合△G=△H-T△S分析反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行；

(2)燃料電池通O2的極為正極，則通N2H4的極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)物為N2；

(3)①由圖可知，D點(diǎn)未達(dá)到平衡狀態(tài)，A點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)，D→A時(shí)反應(yīng)物N2O4的體積分?jǐn)?shù)增大，即反應(yīng)逆向進(jìn)行；

②圖2可知，隨溫度升高，平衡時(shí)N2O4的體積分?jǐn)?shù)不斷減小，說(shuō)明溫度升高平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大；T2平衡時(shí)N2O4的體積分?jǐn)?shù)為60%；

則：=60%，解得：x=1，由此計(jì)算N2O4的轉(zhuǎn)化率和平均反應(yīng)速率；

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

(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(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，且為熵增反應(yīng)，即△S＞0，則△G=△H-T△S恒小于0，說(shuō)明此反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)；

(2)燃料電池通O2的極為正極，則通N2H4的極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)物為N2，且燃料電池工作時(shí)O2-向負(fù)極移動(dòng)，則該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為N2H4-4e- +2O2-=N2+2H2O；

(3)①由圖可知，D點(diǎn)未達(dá)到平衡狀態(tài)，A點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)，D→A時(shí)反應(yīng)物N2O4的體積分?jǐn)?shù)增大，反應(yīng)逆向進(jìn)行，即v正＜V逆；

②圖2可知，隨溫度升高，平衡時(shí)N2O4的體積分?jǐn)?shù)不斷減小，說(shuō)明溫度升高平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大，即A、B、C點(diǎn)中平衡常數(shù)K的值最大的是C點(diǎn)；T2平衡時(shí)N2O4的體積分?jǐn)?shù)為60%；

則：=60%，解得：x=1，故N2O4的轉(zhuǎn)化率為=25%；若達(dá)到平衡所需要的時(shí)間為5s，則此時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率為=0.1molL-1S-1；

③若其條件不變，在原平衡基礎(chǔ)上，再加入一定量NO2，NO2的濃度增大，平衡逆向移動(dòng)，達(dá)到新平衡時(shí)，與原平衡相比，NO2的體積分?jǐn)?shù)將減小。