Question

【題目】研究大氣污染物的處理，對緩解和治理環(huán)境污染、保護(hù)我們賴以生存的地球，具有十分重要的意義。

(1)已知：C(s)+O2(g)═CO2(g)△H＝﹣393.5/kJmol

N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H＝+180kJ/mol

則C(s)+2NO(g)═CO2(g)+N2(g) 的△H＝_____kJ/mol。

(2)在一定溫度下，向2L的恒容密閉容器中充入4.0 mol NO2和4.0 mol CO，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g)，測得相關(guān)數(shù)據(jù)如表所示：

t/min	0	5	10	15	20
n(NO2)/mol	4.0	3.4	3.12	3.0	3.0
n(N2)/mol	0	0.30	0.44	0.50	0.50

①在0～5 min內(nèi)，用CO2的濃度變化表示的反應(yīng)速率為_____。

②此溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為_____。

(3)用活性炭還原法處理氮氧化物，有關(guān)反應(yīng)為C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)。某研究小組向2L密閉容器中加入足量的活性炭和一定量的NO，保持溫度和體積不變，發(fā)生上述反應(yīng)。

①下列描述能說明上述反應(yīng)已達(dá)平衡的是_____(填標(biāo)號)。

A.活性炭的質(zhì)量不再變化

B.容器中氣體的密度保持不變

C.2v(NO)正 ＝v(N2)逆

D.保持不變

②壓強(qiáng)為p時(shí)，催化劑的催化效率、氮?dú)獾纳�成速率與溫度的關(guān)系如圖所示。當(dāng)?shù)獨(dú)獾纳�成速率主要取決于溫度時(shí)，對應(yīng)的溫度范圍是_____。

(4)肼(N2H4)是無色液體，具有強(qiáng)還原性。

①肼的水溶液顯弱堿性，其電離過程與NH3H2O類似，則第一步電離方程式為_____。

②新型N2H4燃料電池產(chǎn)物對環(huán)境沒有污染，該電池以固體氧化物為電解質(zhì)(能傳導(dǎo)O2﹣)。寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式_____。

Answer 1

【答案】﹣573.5 0.012mol/（Lmin） K＝ AB 300～400℃ N2H4H2ON2H5++OH﹣ N2H4﹣4e﹣+2O2﹣＝N2↑+2H2O

【解析】

(1)、已知：C(s)+O2(g)═CO2(g)△H＝﹣393.5kJ/mol

N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H＝+180kJ/mol

由蓋斯定律計(jì)算①﹣②得到C(s)+2NO(g)═CO2(g)+N2(g) ；

(2) ①、根據(jù)v=計(jì)算；

②、根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式解答；

(3) ①、根據(jù)反應(yīng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等(同種物質(zhì))或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比(不同物質(zhì))，平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析；

②、氮?dú)獾纳�成速率主要取決于溫度時(shí)，說明此時(shí)要把催化劑活性降到最低或者催化效率基本保持不變時(shí)，并且隨著溫度上升，N2生成速率增加，；

(4) ①、肼的水溶液顯弱堿性，其電離過程與NH3H2O類似，則第一步電離方程式為：N2H4H2ON2H5++OH﹣（或N2H4+H2ON2H5++OH﹣）；

②、燃料電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，N2H4轉(zhuǎn)化為N2，據(jù)此解答。

（1）已知：①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H1＝﹣393.5/kJmol

②N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H2＝+180kJ/mol

所求反應(yīng)為：C（s）+2NO（g）═CO2（g）+N2（g），反應(yīng)可由①﹣②得到，根據(jù)蓋斯定律，△H＝△H1﹣△H2＝﹣573.5kJ/mol，

故答案為：﹣573.5；

（2）①0～5min內(nèi)，△n（N2）＝0.30mol，則v（N2）＝＝＝0.003mol/（Lmin），由化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v（CO2）＝4v（N2）＝0.012mol/（Lmin），

故答案為：0.012mol/（Lmin）；

②反應(yīng)為：4CO（g）+2NO2（g）4CO2（g）+N2（g），則此溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為K＝，故答案為：K＝；

（3）①A．活性炭參加化學(xué)反應(yīng)，隨著反應(yīng)進(jìn)行，質(zhì)量發(fā)生變化，達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，活性炭質(zhì)量不變，故A選；

B．容器中氣體的密度為，反應(yīng)前后質(zhì)量守恒，但由于有固相物質(zhì)參與，氣體質(zhì)量會(huì)發(fā)生改變，容器V不變，整個(gè)過程混合氣體密度改變，可以通過密度變化判斷化學(xué)平衡，故B選；

C．反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，v正＝v逆，應(yīng)為v （NO）正＝2v （N2）逆，故C不選；

D．N2和CO2始終按1：1比例生成，無法判斷化學(xué)平衡，故D不選，

故答案為：A、B；

②氮?dú)獾纳�成速率主要取決于溫度時(shí)，說明此時(shí)要把催化劑活性降到最低，并且隨著溫度上升，N2生成速率增加，所以可以控制溫度的范圍是：300～400℃，

故答案為：300～400℃；

（4）①肼的水溶液顯弱堿性，其電離過程與NH3H2O類似，則第一步電離方程式為：N2H4H2ON2H5++OH﹣（或N2H4+H2ON2H5++OH﹣），

故答案為：N2H4H2ON2H5++OH﹣（或N2H4+H2ON2H5++OH﹣）；

②燃料電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，N2H4轉(zhuǎn)化為N2，所以電極反應(yīng)為：N2H4﹣4e﹣+2O2﹣＝N2↑+2H2O，

故答案為：N2H4﹣4e﹣+2O2﹣＝N2↑+2H2O。