Question

(10分) (1)下圖是NO₂和CO反應生成CO₂和NO過程中能量變化示意圖，請寫出NO₂
和CO反應的熱化學方程式：_____________________________________。

(2)我國實施“嫦娥探月”行動的長征火箭中使用偏二甲肼[(CH₃)₂N—NH₂]作為燃料，其與過氧化氫發生反應放出大量熱量C₂H₈N₂(l)＋8H₂O₂(l)===N₂(g)＋2CO₂(g)＋12H₂O(g)　ΔH＝－2 500 kJ/mol。如果1 mol偏二甲肼與過氧化氫發生上述反應生成液態水，則反應中放出的熱量Q______2 500 kJ(填“＜”、“＞”或“＝”)。
(3)恒溫恒容下，2 mol H₂與2 mol N₂反應達到平衡時，N₂為1.8 mol，H₂的轉化率為________；若該反應在恒溫恒壓條件下進行(其他條件相同)，反應達平衡時，H₂的轉化率比上述條件下H₂的轉化率________(填“大”、“小”或“相等”)。
(4)由甲烷、氧氣和KOH溶液組成的新型燃料電池中，正極上發生反應的電極反應式為________________。

Answer 1

(1)NO₂(g)＋CO(g)===CO₂(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ/mol　（3分）
(2)＞　
(3)30%　 大　
(4)O₂＋2H₂O＋4e^－===4OH^－

（1）根據圖像可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，所以反應是放熱反應，反應熱是134kJ/mo－l368kJ/mol=－234kJ/mol,所以熱化學方程式是NO₂(g)＋CO(g)===CO₂(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ/mol。
（2）由于氣態水的能量高于液態水的能量，所以偏二甲肼燃燒生成液態水放出的能量多，即Q大于2500kJ。
（3）N₂為1.8 mol，則消耗氮氣是0.2mol，所以消耗氫氣是0.6mol，因此氫氣的轉化率是0.6÷2＝0.3，即轉化率是30％。由于合成氨的反應是體積減小的可逆反應，所以壓強也是減小的，因此在恒溫恒壓條件下進行時，有利于平衡向正反應方向進行，即氫氣的轉化率增大。
（4）原電池中負極失去電子，正極得到電子，因此氧氣在正極通入。由于電解質時氫氧化鉀，所以正極反應式是O₂＋2H₂O＋4e^－===4OH^－。