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

試寫出氣態肼在四氧化二氮氣體中燃燒生成氮氣和氣態水的熱化學方程式：______________________。

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

（3）工業上常用氨水調節溶液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應調至____________________

II、在130℃和180℃時，分別將0.50molCH4和a mol NO2充入1L的密閉容器中發生反應：CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H＜0，測得有關數據如下表：

實驗編號	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℃時達到平衡狀態時，CH4的平衡轉化率為___________________。

（5）己知130℃時該反應的化學平衡常數為6.4，試計算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電極上生成氧化物Y (Y為氮元素最高價化化物)，該電極反應為_________________。

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)根據蓋斯定律計算氣態肼在四氧化二氮氣體中燃燒生成氮氣和氣態水的焓變。

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

。（3）工業上常用氨水調節溶液pH除去金屬離子，根據常溫下Cr(OH)3的溶度積Ksp=10-32， 10-32計算PH；II、130℃時，40min反應達到平衡；180℃時反應更快，40min反應一定達到平衡，平衡時甲烷的物質的量為0.1 mol；通入氧氣的一極是正極，通入NO2的一極是負極，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

根據蓋斯定律②×2－③－①得氣態肼在四氧化二氮氣體中燃燒生成氮氣和氣態水的熱化學方程式_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，，該反應的氧化劑和還原劑的物質的量之比為1:2；（3） 10-32， ， ， 所以PH調整到5；II、（4）根據以上分析，180℃時達到平衡狀態時，CH4的平衡轉化率為 ；（5）

，a=1.2

（6）根據圖示，石墨I電極為負極，NO2失電子生成氧化物N2O5，電極反應為NO2+NO3--e-═N2O5；