“神七”登天谱写了我国航天事业的新篇章。火箭升空需要高能的燃料,通常用肼(N2H4)作为燃料,N2O4做氧化剂。(1)已知:N2(g) + 2O2(g) =2N
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“神七”登天谱写了我国航天事业的新篇章。火箭升空需要高能的燃料,通常用肼(N2H4)作为燃料,N2O4做氧化剂。 (1)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 试写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式: 。 (2)工业上可用次氯酸钠与过量的氨反应制备肼,该反应的化学方程式为: 。 (3)一定条件下,在2L密闭容器中起始投入2 mol NH3和4 mol O2发生反应: 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0 测得平衡时数据如下:
平衡时物质的量(mol)
| n(NO)
| n(H2O)
| 温度T1
| 1.6
| 2.4
| 温度T2
| 1.2
| 1.8
| ①在温度T1下,若经过10min反应达到平衡,则10min内反应的平均速率 v(NH3)= 。 ②温度T1和T2的大小关系是T1 T2(填“>”、 “<”或“=”)。 (4)在载人航天器的生态系统中,不仅要求分离去除CO2,还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现如下转化:2CO2=2CO+O2,CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为:=O2↑+2H2O,则阴极反应为 。有人提出,可以设计反应2CO=2C+O2(△H>0)来消除CO的污染。请你判断上述反应是否能自发进行并说明理由 。 (5)下图是某空间站能量转化系统的局部示意图,其中燃料电池采用KOH溶液为电解液。
如果某段时间内氢氧储罐中共收集到33.6L气体(已折算成标准状况),则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为 mol。 |
答案
(14分) (1)2N2H4(g) + N2O4(g)=3N2(g) + 4H2O(g) △H=-1083.0 kJ·mol-1 (2分) (2)NaClO + 2 NH3 =N2H4 + NaCl + H2O (2分) (3)0.08 mol•L—1 •min—1 (2分) < (2分) (4)2CO2+4e—+2H2O=2CO+4OH—(或CO2+2e—+H2O=CO+2OH—)(2分) 不能,因为该反应的△H>0,△S<O(2分) (5)2 (2分) |
解析
试题分析:⑴由盖斯定律:①N2(g) + 2O2(g) =2NO2(g) △H1=+67.7 kJ·mol-1 ②N2H4(g) + O2(g) =N2(g) + 2H2O(g) △H2=-534.0 kJ·mol-1 ③2NO2(g) N2O4(g) △H3=-52.7 kJ·mol-1 ②×2―①―③得:△H=2△H2―△H1―△H3=-534.0 kJ·mol-1×2―67.7 kJ·mol-1 +52.7 kJ·mol-1=-1083.0 kJ·mol-1,答案: 2N2H4(g) + N2O4(g)=3N2(g) + 4H2O(g) △H=-1083.0 kJ·mol-1;⑵用氧化还原反应的思想,分析出氧化剂为NaClO,还原产物为NaCl,还原剂为NH3,氧化产物为N2H4,答案:NaClO + 2 NH3 =N2H4 + NaCl + H2O;⑶①由4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) 的计量数关系得速率:v(NH3)=v(NO)=,该反应是放热反应,NO在T2时物质的量少,说明进行的程度小,T2高于T1,答案:0.08 mol•L—1 •min—1, <;⑷用总反应2CO2=2CO+O2,减去阳极反应式=O2↑+2H2O,得2CO2+4e—+2H2O=2CO+4OH—,答案:2CO2+4e—+2H2O=2CO+4OH—;2CO2=2CO+O2,△S小于0,△H大于0 ,△G=△H―T△S>0,所以反应不能自发,答案:不能自发,因为该反应的△H>0,△S<O。 |
举一反三
化学反应原理在工业生产中具有十分重要的意义。 (1)合成氨用的氢气有多种制取方法:请你写出用C制备水煤气的化学反应方程式 。还可以由天然气或重油制取氢气:CH4+H2O(g) 高温催化剂CO+3H2;比较以上两种方法转移6mol电子时,C和CH4的质量之比是 。 (2)工业生产可以用NH3(g)与CO2(g)经过两步反应生成尿素,两步反应的能量变化示意图如下:
则NH3(g)与CO2(g)反应生成尿素的热化学方程式为 。 (3)已知反应Fe(s)+CO2(g)=FeO(s)+CO(g) △H=akJ/mol。测得在不同温度下,该反应的平衡常数K随温度的变化如下:
①该反应的化学平衡常数表达式K= ,a 0(填“>”、“<”或“:”)。在500℃2L密闭容器中进行反应,Fe和CO2的起始量均为4 mol,则5min后达到平街时CO2的转化率为 ,生成CO的平均速率v(CO)为 。 ②700℃反应达到平衡后,要使该平衡向右移动,其他条件不变时,可以采取的措施有 (填字母)。A.缩小反应器容积 | B.增加Fe的物质的量 | C.升高温度到900℃ | D.使用合适的催化剂 |
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汽车内燃机工作时产生的电火花和高温会引起反应:N2(g)+O2(g)=2NO(g),导致汽车尾气中的NO和NO2对大气造成污染。 (1)在不同温度(T1,T2)下,一定量的NO分解产生N2和O2的过程中N2的体积分数随时间t变化如右图所示。根据图像判断反应N2(g)+O2(g)=2NO(g)为_________反应(填“吸热”或“放热”),随着温度的升高,该反应的平衡常数K________(填“增大”“减小”或“不变”,平衡向________移动(填“向左”“向右”或“不”)。
(2)某温度时,向容积为1L的密闭容器中充入5mol N2与2.5molO2,发生N2(g)+O2(g)=2NO(g)反应,2min后达到平衡状态,NO的物质的量为1mol,则2min内氧气的平均反应速率为_________,该温度下,反应的平衡常数K=________。该温度下,若开始时向上述容器中加入的N2与O2均为1mol,则N2的平衡浓度为_______mol/L。 (3)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染,给汽车安装尾气净化装置。净化装置里装有含Pd等过渡元素的催化剂,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如右图所示 。 写出上述变化中的总化学反应方程式:________________________________________。 (4)用催化还原的方法也可以消除氮氧化物的污染。例如: CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ/mol CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ/mol 写出CH4还原NO2至N2的热化学方程式_______________________________________。 |
研究硫及其化合物对于工农业生产具有重要意义。 (1)图Ⅰ所示一个容积为4L的密闭容器,内有可移动的隔板。一定温度(T)下,左室加入2 mol SO3,右室加入2 mol SO2和1 mol O2,在少量催化剂存在下分别发生反应:
左室: 右室: 反应达到平衡时,右室反应过程和能量关系如图Ⅱ所示。
①ΔH2=_______(含a的数学式表示);反应的平衡常数K=_________L·mol-1。 ②能说明两边反应一定达到平衡的是______________(填序号)。 A.隔板不再移动 B.左右两边SO2的物质的量相等 C.左右二室中SO2与O2物质的量之比都是2∶1 ③达平衡时,左室反应吸收的热量为Q1kJ,右室反应吸收的热量为Q2kJ,则Q1、Q2满足的关系是_____________(填序号)。 A.Q1=Q2 B.Q1>Q2 C.Q1<Q2 (2)高温下,炽热的Cu2S与水蒸气反应生成金属铜、H2和SO2()。 ①写出该反应的化学反应方程式_____________________________________________。 ②若有1 mol Cu2S参与反应,则转移电子的物质的量是_________mol。 |
SF6是一种优良的气体绝缘材料,分子结构中只存在S—F键。发生反应的热化学方程式为:S(s)+3F2(g) = SF6(g) ΔH=" ―1220" kJ/mol 。已知:1mol S(s) 转化为气态硫原子吸收能量280kJ,断裂1mol F—F 键需吸收的能量为160 kJ ,则断裂1mol S—F 键需吸收的能量为A.330 kJ | B.276.67 kJ | C.130 kJ | D.76.67 kJ |
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硼及其化合物在耐髙温合金工业、催化剂制造、髙能燃料等方面应用广泛。 (1)氮化硼是一种耐高温材料,巳知相关反应的热化学方程式如下: 2B(s)+N2(g)= 2BN(s) ΔH="a" kJ • mol-1 B2H6 (g)=2B(s) + 3H2 (g) ΔH =b kJ • mol-1 N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) ΔH ="c" kJ• mol-1 ①反应B2H6(g)+2NH3(g)=2BN(s)+6H2(g) ΔH = (用含a、b、c的代数式表示)kJ ·mol-1。 ②B2H6是一种髙能燃料,写出其与Cl2反应生成两种氯化物的化学方程式: 。 (2)硼的一些化合物的独特性质日益受到人们的关注。 ①最近美国化学家杰西·萨巴蒂尼发现由碳化硼制作的绿色焰火比传统焰火(硝酸钡)更安全,碳化硼中硼的质量分数为78. 6%,则碳化硼的化学式为 。 ②近年来人们将LiBH4和LiNH2球磨化合可形成新的化合物Li3BN2H8和Li4BN3 H10,Li3BN2H8球磨是按物质的量之比n(LiNH2) : n(LiBH4) =" 2" : 1加热球磨形成的,反应过程中的X衍射图谱如图所示。
Li3BN2H8在大于250℃时分解的化学方程式为 ,Li3BN2H8与Li4BN3H10的物质的量相同时,充分分解,放出等量的H2,Li4BN3 H10分解时还会产生固体Li2NH和另一种气体,该气体是 。 (3)直接硼氢化物燃料电池的原理如图,负极的电极反应式为 。电池总反应的离子方程式为 。 |
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