Question

【題目】請(qǐng)回答下列問題：
（1）火箭燃料液態(tài)偏二甲肼（C2H8N2）是用液態(tài)N2O4作氧化劑，二者反應(yīng)放出大量的熱，生成無毒、無污染的氣體和水．已知室溫下，1g燃料完全燃燒釋放出的能量為42.5kJ，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 ．
（2）298K時(shí)，在2L固定體積的密閉容器中，發(fā)生可逆反應(yīng)：2NO2（g）N2O4（g）△H=﹣akJmol﹣1 （a＞0）．N2O4的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化如圖1．達(dá)平衡時(shí)，N2O4的濃度為NO2的2倍，回答下列問題：

①298k時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為Lmol﹣1（精確到0.01）．
②下列情況不是處于平衡狀態(tài)的是：
a．混合氣體的密度保持不變；b．混合氣體的顏色不再變化； c．氣壓恒定時(shí)．
③若反應(yīng)在398K進(jìn)行，某時(shí)刻測(cè)得n（NO2）=0.6mol n（N2O4）=1.2mol，則此時(shí)V（正）V（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）工業(yè)上“除鈣、鎂”的原理反應(yīng)為：MgSO4+2NaF═MgF2↓+Na2SO4；CaSO4+2NaF═CaF2↓+Na2SO4
已知KSP（CaF2）=1.11×10﹣10 ， KSP（MgF2）=7.40×10﹣11 ， 加入過量NaF溶液反應(yīng)完全后過濾，則濾液中 = ．
（4）電解法可消除甲醇對(duì)水質(zhì)造成的污染，原理是：通電將Co2+氧化成Co3+ ， 然后Co3+將甲醇氧化成CO2和H+（用石墨烯吸附除去Co2+）．現(xiàn)用圖2裝置模擬上述過程，則：Co2+在陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為：；
除去甲醇的離子方程式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）C2H8N2（l）+2N2O4（l）=2CO2（g）+3N2（g）+4H2O（l）△H=﹣2550 kJ?mol﹣1
（2）6.67；a；＜
（3）1.5
（4）Co2+﹣e﹣=Co3+；6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+
【解析】解：（1）1g燃料完全燃燒釋放出的能量為42.5kJ，則1mol偏二甲肼完全燃燒釋放出的能量為42.5kJ×60=2550kJ，其熱化學(xué)方程式為：C2H8N2（l）+2N2O4（l）═2CO2（g）+3N2（g）+4H2O（l）△H=﹣2550kJ/mol，
所以答案是：C2H8N2（l）+2N2O4（l）=2CO2（g）+3N2（g）+4H2O（l）△H=﹣2550kJmol﹣1；（2）①有圖可知N2O4的平衡濃度為0.6mol/L，達(dá)到平衡時(shí)，N2O4的濃度為NO2的2倍，則NO2的平衡濃度為0.3mol/L，則K= = =6.67L/mol，
所以答案是：6.67；
②a、反應(yīng)物和生成物全是氣態(tài)物質(zhì)，氣體的質(zhì)量不變，容積為2L保持恒定，由ρ= 可知?dú)怏w的密度為一定值，因此氣體的密度保持不變不一定處于平衡狀態(tài)，故a選；
b、混合氣體的顏色不變說明NO2的濃度不變，說明反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)，故b不選；
c、反應(yīng)2NO2（g）N2O4（g）是一個(gè)氣體體積減小的反應(yīng)，氣壓恒定時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等，說明反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)，故c不選；
所以答案是：a；
③反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，K值減小，密閉容器的體積為2L，因此的N2O4的濃度為0.6mol/L，NO2的濃度為0.3mol/L，濃度商Q= = =6.67L/mol=6.67L/mol=K（298K）＞K（398K），反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此V（正）＜V（逆）；
所以答案是：＜；（3） = = =1.5，所以答案是：1.5；（4）通電后，將Co2+氧化成Co3+ ， 電解池中陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Co2+﹣e﹣=Co3+；
以Co3+做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2而凈化，自身被還原為Co2+ ， 結(jié)合原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H+ ， 配平書寫離子方程式為：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+ ， 所以答案是：Co2+﹣e﹣=Co3+；6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+ ．
【考點(diǎn)精析】根據(jù)題目的已知條件，利用化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷的相關(guān)知識(shí)可以得到問題的答案，需要掌握狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強(qiáng)恒定⑤體系顏色不變⑥單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．