Question

【題目】NO2 壓縮成 N2O4 可作火箭燃料中的氧化劑，也可 制備硝化試劑 N2O5 等。

(1)火箭燃料燃燒反應(yīng)如下：2N2H4(l)＋N2O4(l)＝3N2(g)＋4H2O(l)，若 1.00 g N2H4(l)與足量 N2O4(l)完全反應(yīng)生成 N2(g)和 H2O(l)，放出 19.14 kJ 的熱量。則該反應(yīng)的△H＝___________kJ/mol。

(2)在 2 L 密閉容器內(nèi)，投入一定量 NO2，發(fā)生下列反應(yīng)： 2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)。在三種不同的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，NO2 的濃度隨時(shí)間的變化如圖所示。請(qǐng)回答下列問題：

①不能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是___________________(填字母)。

a．v 正(NO2)=2v 逆(O2)

b．c(NO2)= c(NO)

c．氣體總壓不變

d．NO 的體積分?jǐn)?shù)保持不變

②下列說法正確的是___________________(填字母)。

a．三個(gè)實(shí)驗(yàn)開始投入的 NO2 的物質(zhì)的量均為 1.0 mol

b．實(shí)驗(yàn)Ⅱ和實(shí)驗(yàn)Ⅰ相比，可能隱含的條件是：實(shí)驗(yàn)Ⅱ使用了效率更高的催化劑

c．該反應(yīng)是放熱反應(yīng)

d．實(shí)驗(yàn)Ⅰ條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)大于實(shí)驗(yàn)Ⅲ條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)

e．800℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為 0.25

f．該反應(yīng)的△S＞0，故該反應(yīng)一定是自發(fā)反應(yīng)

③實(shí)驗(yàn)Ⅱ從反應(yīng)開始到剛達(dá)到平衡時(shí)，v(O2)=_________ mol/(L·min)

若再向該 2 L 密閉容器中通入 1 mol NO2、1 mol NO、0.5 mol O2，則平衡將 移動(dòng)(填“向右”、“向左”或“不”)。

(3)利用 NO2 或 N2O4 可制備 N2O5，原理如上圖所示。N2O5 在電解池的 ________(填“陰極”或“陽極”)區(qū)生成，其電極反應(yīng)式為___________________。

Answer 1

【答案】

(1)-1224.96；

(2)①b；②be；③0.0125mol/(L．min)；向左；

(3)陽極；N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+．

【解析】

試題分析：(1)1.00g N2H4完全反應(yīng)放出19.14kJ的熱量，則2molN2H4反應(yīng)放出的熱量為19.14kJ×=1224.96kJ，故該反應(yīng)的△H=-1224.96kJ/mol，故答案為：-1224.96；

(2)①a．由于v逆(NO2)=2v逆(O2)，而v正(NO2)=2v逆(O2)，則v逆(NO2)=v正(NO2)，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故a不選；b．平衡時(shí)c(NO2)、c(NO)濃度與二氧化氮的轉(zhuǎn)化率有關(guān)，平衡時(shí)濃度不一定相等，故b選；c．隨反應(yīng)進(jìn)行，壓強(qiáng)增大，氣體總壓不變說明到達(dá)平衡，故c不選；d．生成物NO的體積分?jǐn)?shù)不變，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故d不選，故選：b；

②a．三個(gè)實(shí)驗(yàn)開始NO2的物質(zhì)的量濃度均為1mol/L，開始投入的NO2的物質(zhì)的量均為1mol/L×2L=2.0mol，故a錯(cuò)誤；b．實(shí)驗(yàn)Ⅱ和實(shí)驗(yàn)Ⅰ相比，反應(yīng)速率加快，平衡時(shí)二氧化氮的濃度相等，不影響平衡移動(dòng)，不能是升高溫度或增大壓強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)Ⅱ可能使用了效率更高的催化劑，故b正確；c．升高溫度，平衡時(shí)二氧化氮的濃度減小，說明升高溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，而升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故c錯(cuò)誤；d．升高溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，實(shí)驗(yàn)Ⅰ條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)小于實(shí)驗(yàn)Ⅲ條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)，故d錯(cuò)誤；e．800℃時(shí)，平衡時(shí)二氧化氮的濃度為0.5mol/L，則：

2NO2(g)2NO(g)+O2(g)

起始量(mol/L)：1 0 0

變化量(mol/L)：0.5 0.5 0.25

平衡量(mol/L)：0.5 0.5 0.25

800℃時(shí)平衡常數(shù)K===0.25，故e正確；f．升高溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H＞0，正反應(yīng)為熵增的反應(yīng)，而△G=△H-T△S＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，應(yīng)在高溫下具有自發(fā)性，故f錯(cuò)誤，故選：be；

③v(NO2)==0.025mol/(L．min)，速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，v(O2)=v(NO2)=0.0125mol/(L．min)；濃度商Qc==0.5＞K=0.25，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，故答案為：0.0125mol/(L．min)；向左；

(3)利用NO2或N2O4可制備N2O5，N元素發(fā)生氧化反應(yīng)，則N2O5在電解池的陽極區(qū)生成，由圖可知，陽極上是 N2O4失去電子，在HNO3條件下生成N2O5，根據(jù)電荷守恒可知有H+生成，電極反應(yīng)式為：N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+，故答案為：陽極；N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+．