综合题14.0分
化学

氮及其化合物在科技、社会生活中有着广泛的应用。请按要求回答下列问题。

23.已知:N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)   △H=-67. 7 kJ·mol-1

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

2NO2(g) N2O4(g)   △H=-52.7 kJ·mol-1                                                           火箭常用 N2O4 作氧化剂,肼(N2H4)作燃料,请写出气态肼在气态N2O4中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式:_____________________________________________。

24.氮的氧化物间的平衡转化如下图所示:A是恒温恒容的容器,B是耐腐蚀、易导热、容积可变的密闭透明气囊。关闭 K2,将各 1 mol NO2通过 K1、K3 分别充入 A、B中,反应起始时A、B的体积相同均为a L。

①可用于判断B中可逆反应2NO2(g)  N2O4(g) 已经达到平衡的标志是(写出一项)__________________________________________。

②容器 A 中到达平衡所需时间3s,达到平衡后容器内压强为起始压强的 0.8 倍,则平均化学反应速率v(N2O4)=__________________;平衡常数的值K=____________。

若此时打开K2,平衡后B容器的体积缩至0.3a L,则打开K2之前,气球B体积为__________L。

若原平衡后在A容器中再充入 0.6 mol N2O4 ,则重新到达平衡后,平衡混合气中 NO2的体积分数(填写“变大”、“变小”或“不变”)____________。

25.以N2、H2为电极反应物、HCl-NH4Cl为电解质溶液,使用新型电极材料,可制造出一种既能提供电能,又能实现氮固定的新型燃料电池,原理如下图所示:

①该燃料电池的负极为(填“a”或“b”) ________。

②电池正极反应式为 ______________________________。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)   △H=-947.6 kJ·mol-1

解析

②×2-(①+③),整理可得:2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)  △H= - 947.6kJ/mol

考查方向

本题主要考查了考查盖斯定律的的应用、化学反应速率和化学平衡原理的应用及原电池反应原理的应用的知识。

解题思路

②×2-(①+③)

易错点

K=

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

① B的体积不再减小或气体颜色不再变浅(或不再变化)

解析

      ①由于B是耐腐蚀、易导热、容积可变的密闭透明气囊,若可逆反应2NO2(g) N2O4(g)已经达到平衡,则气囊的体积不变,反应混合物的颜色不再发生变化;②容器A中到达平衡所需时间3s,达到平衡后容器内压强为起始压强的0.8倍,气体的物质的量是原来的0.8倍,此时气体的物质的量是0.8mol,根据反应方程式2NO2(g) N2O4(g)可知:每有2mol NO2反应,气体的物质的量减小1mol,反应产生N2O4的物质的量是1mol,所以平均化学反应速率V(N2O4)=(1mol-0.8mol)÷aL÷3s=[1/(15a)]mol/(L·s);平衡常数的值K=5a/9;打开K2,则相当于是在等温等压时的平衡,因此平衡时等效的.由于此时反应物的物质的量是B中的二倍,所以打开K2之前,气球B体积为(aL+0.3aL)÷2=0.65aL;若原平衡后在A容器中再充入0.6mol N2O4,该反应的正反应是气体体积减小的反应,再充入0.6mol N2O4,使体系的压强增大,根据平衡移动原理,增大压强,化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动,所以则重新到达平衡后,平衡混合气中NO2的体积分数变小。

考查方向

本题主要考查了考查盖斯定律的的应用、化学反应速率和化学平衡原理的应用及原电池反应原理的应用的知识。

解题思路

①可逆反应2NO2(g) N2O4(g)已经达到平衡,体积不变,颜色不再发生变化;

②平衡常数的值K=

易错点

K=

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

① b    ② N2+8H++6e═2NH4+

解析

①在该燃料电池中通入燃料H2的电极是负极,所以该燃料电池的负极为b;通入N2的电极为正极,正极上发生还原反应,电极反应式是N2+8H++6e-=2NH4+

考查方向

本题主要考查了考查盖斯定律的的应用、化学反应速率和化学平衡原理的应用及原电池反应原理的应用的知识。

解题思路

①H2是负极;通入N2为正极。

易错点

K=