Question

【題目】Ⅰ、火箭升空需要高能的燃料，通常用肼(N2H4)作為燃料，N2O4做氧化劑。

（1）已知：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H＝+67.7kJ·mol-1

N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H＝-534.0kJ·mol-1

2NO2(g)N2O4(g) △H＝-52.7kJ·mol-1

試寫出氣態(tài)肼在四氧化二氮?dú)怏w中燃燒生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式：______________________。

（2）工業(yè)上可用次氯酸鈉與過量的氨反應(yīng)制備肼，該反應(yīng)的氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為__________________。

（3）工業(yè)上常用氨水調(diào)節(jié)溶液pH除去金屬離子，常溫下Cr(OH)3的溶度積Ksp=10-32，要使Cr3+濃度降至10-5mol/L,溶液pH應(yīng)調(diào)至____________________

II、在130℃和180℃時(shí)，分別將0.50molCH4和a mol NO2充入1L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H＜0，測(cè)得有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	溫度		0min	10min	20min	40min	50min
1	130℃	n(CH4)/mol	0.50	0.35	0.25	0.10	0.10
2	180℃	n(CH4)/mol	0.50	0.30	0.18		0.15

（4）180℃時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為___________________。

（5）己知130℃時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為6.4，試計(jì)算a=__________。

（6）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池，其原理見圖。在使用過程中石墨I(xiàn)電極上生成氧化物Y (Y為氮元素最高價(jià)化化物)，該電極反應(yīng)為_________________。

Answer 1

【答案】 2N2H4(g)+N2O4=3N2+4H2O △H=-1083.0kJ·mol-1 1∶2 5 70% 1.2 NO2+NO3--e- =N2O5

【解析】試題分析： (1)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算氣態(tài)肼在四氧化二氮?dú)怏w中燃燒生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的焓變。

（2）次氯酸鈉與過量的氨反應(yīng)制備肼，氨氣中氮元素化合價(jià)升高，次氯酸鈉生成氯化鈉，氯元素化合價(jià)降低，根據(jù)化合價(jià)升降相同計(jì)算氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比

。（3）工業(yè)上常用氨水調(diào)節(jié)溶液pH除去金屬離子，根據(jù)常溫下Cr(OH)3的溶度積Ksp=10-32， 10-32計(jì)算PH；II、130℃時(shí)，40min反應(yīng)達(dá)到平衡；180℃時(shí)反應(yīng)更快，40min反應(yīng)一定達(dá)到平衡，平衡時(shí)甲烷的物質(zhì)的量為0.1 mol；通入氧氣的一極是正極，通入NO2的一極是負(fù)極，電極方程式分別為NO2+NO3--e-═N2O5、O2+2N2O5+4e-═4NO3-；

解析：（1）① N2(g) + 2O2(g) =2NO2(g) △H＝+67.7 kJ·mol-1

② N2H4(g) + O2(g) =N2(g) + 2H2O(g) △H＝-534.0 kJ·mol-1

③2NO2(g)N2O4(g) △H＝-52.7 kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律②×2－③－①得氣態(tài)肼在四氧化二氮?dú)怏w中燃燒生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式_2N2H4(g)+N2O4=3N2+4H2O △H= - 1083.0kJ·mol-1 ；（2）次氯酸鈉與過量的氨反應(yīng)制備肼，方程式為NaClO+2NH3===N2H4+NaCl+H2O，NaClO是氧化劑、NH3是還原劑，，該反應(yīng)的氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1:2；（3） 10-32， ， ， 所以PH調(diào)整到5；II、（4）根據(jù)以上分析，180℃時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為 ；（5）

，a=1.2

（6）根據(jù)圖示，石墨I電極為負(fù)極，NO2失電子生成氧化物N2O5，電極反應(yīng)為NO2+NO3--e-═N2O5；