Question

【題目】長(zhǎng)征三號(hào)甲運(yùn)載火箭(CZ—3A)與“嫦娥工程“太空擺渡車(chē)”“北斗衛(wèi)星”“風(fēng)云衛(wèi)星”等中國(guó)航天大事件緊密相連。它是大型三級(jí)液體推進(jìn)劑火箭，一子級(jí)和二子級(jí)均使用偏二甲肼(UDMH)-四氧化二氮(NTO)推進(jìn)劑，反應(yīng)產(chǎn)物綠色無(wú)污染�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

(1)已知(CH3)2NNH2(l)+4O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(g)+N2(g) △H=a kJ/mol

N2(g)+O2(g)= 2NO(g) △H=b kJ/mol

2NO(g)+O2(g)= N2O4(l) △H=c kJ/mol

則UDMH-NTO推進(jìn)劑反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________________。

(2)偏二甲肼易溶于水，其一水合物的電離方式與一水合氨(Kb=1.7×10-5)相似但電離常數(shù)更小，偏二甲肼一水合物的電離方程式為___________________，向偏二甲肼溶液中加入等物質(zhì)的量的醋酸(Ka=-1.7×10-5)，充分反應(yīng)后溶液呈______(填“酸性”“堿性”或“中性”)。堿性偏二甲肼—空氣燃料電池的電解質(zhì)溶液是20～30％的KOH溶液，電池工作時(shí)正極的電極反應(yīng)式為__________________________。

(3)N2O4是NO2的二聚產(chǎn)物，NO、NO2等氮氧化物是主要的大氣污染物，氮氧化物與懸浮在大氣中的微粒相互作用時(shí)，涉及如下反應(yīng)：

(I)2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) △H1<0 K1

(II)2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) △H2<0 K2

則4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+C12(g)的平衡常數(shù)為_______(用K1、K2表示)；為研究不同條件對(duì)反應(yīng)(Ⅱ)的影響，T℃時(shí)，向2L恒容密閉容器中加入0.2mol NO和0.2mol C12，5min時(shí)達(dá)到平衡，反應(yīng)過(guò)程中容器內(nèi)的壓強(qiáng)減小了10%，則5min內(nèi)反應(yīng)的平均速率v(C1NO)=_____mol/(L·min)，NO的平衡轉(zhuǎn)化率α1=_____％；若其他條件保持不變，使反應(yīng)(Ⅱ)在初始容積為2L的恒壓密閉容器中進(jìn)行，則NO的平衡轉(zhuǎn)化率α2_______α1(填“>”“<”或“=”)。

Answer 1

【答案】(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(l)=2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g) △H=(a-2b-2c)kJ/mol (CH3)2NNH2·H2O(CH3)2NNH3++OH- 酸性 O2+2H2O+4e-=4OH- 0.008 40 ＞

【解析】

(1) ①(CH3)2NNH2(l)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)+N2(g) △H=a kJ/mol；

②N2(g)+O2(g)= 2NO(g) △H=b kJ/mol；③2NO(g)+O2(g)= N2O4(l) △H=c kJ/mol

①-2×②-③×2，整理可得：(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(l)=2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g) △H=(a-2b-2c)kJ/mol；

(2)偏二甲肼一水合物的電離方式與一水合氨(Kb=1.7×10-5)相似,但電離常數(shù)更小，模擬NH3H2O的電離，可得偏二甲肼一水合物的電離方程式為: (CH3)2NNH2·H2O(CH3)2NNH3++OH-；由于一水合氨余醋酸電離程度相近，而偏二甲肼一水合物比一水合氨難電離，所以向偏二甲肼溶液中加入等物質(zhì)的量的醋酸(Ka=-1.7×10-5)，得到的CH3COO-、(CH3)2NNH3+都會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，但是(CH3)2NNH3+水解程度更大，根據(jù)水弱誰(shuí)水解，誰(shuí)強(qiáng)顯水性的鹽的水解規(guī)律可知，充分反應(yīng)后溶液呈酸性；堿性偏二甲肼—空氣燃料電池的電解質(zhì)溶液是20～30％的KOH溶液，電池工作時(shí)正極上氧氣獲得電子，變?yōu)?/span>OH-，該電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-；

(3) 4NO2(g)+2NaCl(s) 2NANO3(s)+2NO(g)+C12(g)的平衡常數(shù)為K=，

2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)的化學(xué)平衡常數(shù)K1=；

2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)的化學(xué)平衡常數(shù)K2=，==K；

在容器的容積恒定不變時(shí)，氣體的壓強(qiáng)比等于氣體的物質(zhì)的量的比，在反應(yīng)2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)中，假設(shè)反應(yīng)過(guò)程中c(Cl2)變化了x，根據(jù)題意，用三段式法計(jì)算

2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)

c(始)mol/L0.1 0.1 0

c(變)mol/L2x x 2x

c(平)mol/L0.1-2x 0.1-x 2x

=0.9，解得x=0.02，所以v(C1NO)=mol/(Lmin)；

NO的平衡轉(zhuǎn)化率α1=×100%=40%；

由于該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，若其他條件保持不變，使反應(yīng)(Ⅱ)在初始容積為2L的恒壓密閉容器中進(jìn)行，相當(dāng)于這個(gè)反應(yīng)在恒容下達(dá)到平衡后縮小容器的容積，增大壓強(qiáng)，增大壓強(qiáng)化學(xué)平衡正向移動(dòng)，因此達(dá)到平衡后NO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，即α2>α1。