Question

8．肼可作為火箭發(fā)動機的燃料，與N₂O₄反應生成N₂和水蒸氣．已知：
①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ•mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
（1）寫出肼和N₂O₄反應的熱化學方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（2）上述反應中氧化劑是N₂O₄．
（3）火箭殘骸中�，F(xiàn)紅棕色氣體，當溫度升高時，氣體顏色變深，原因是存在如下反應：N₂O₄（g）?2NO₂（g）
①上述反應的△H＞0（選填“＞”或“＜”）．
②保持溫度和體積不變向上述平衡體系中再充入一定量的N₂O₄，再次達到平衡時，混合氣體中NO₂的體積分數(shù)減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”），混合氣體的顏色變深（填“變深”或“變淺”）．
③一定溫度下，將1mol N₂O₄充入一恒壓密閉容器中發(fā)生上述反應，如圖示意圖正確且能說明反應達到平衡狀態(tài)的是ad．

④若在相同溫度下，上述反應改在體積為10L的恒容密閉容器中進行，反應3s后NO₂的物質(zhì)的量為0.6mol，則0～3s內(nèi)的平均反應速率v（N₂O₄）=0.01 mol•L^-1•s^-1．
（4）肼-空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時，負極的反應式為N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律，②×2-①可得目標熱化學方程式；
（2）根據(jù)（1）中反應的化合價的變化判斷，元素化合價降低的物質(zhì)被還原，是氧化劑；
（3）①升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動；
②保持溫度和體積不變向上述平衡體系中再充入一定量的N₂O₄，相對于成比例增大反應物，即增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動，但二氧化氮的濃度一定增大；
③根據(jù)達到平衡狀態(tài)，各組分濃度不變，正逆反應速率相等進行判斷；
④根據(jù)v（NO₂）=$\frac{△c}{△t}$計算NO₂的化學反應速率，再根據(jù)同一反應中、同一時間段內(nèi)反應速率之比等于計量數(shù)之比計算v（N₂O₄）．
（4）從作為燃料電池時，負極發(fā)生氧化反應的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂．

解答 解：（1）肼可作為火箭發(fā)動機的燃料，與氧化劑N₂H₄反應生成N₂和水蒸氣，將方程式②×2-①得肼和N₂H₄ 反應的熱化學方程式，2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol，
故答案為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（2）根據(jù)（1）中反應2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）可知，N₂O₄中的氮元素從+4價變?yōu)?價，所以N₂O₄是氧化劑，
故答案為：N₂O₄；
（3）①升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動，當溫度升高時，氣體顏色變深，平衡向正反應方向移動，所以正反應是吸熱反應即△H＞0，
故答案為：＞；
②保持溫度和體積不變向上述平衡體系中再充入一定量的N₂O₄，相對于成比例增大反應物，即增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動即逆反應方向，所以NO₂的體積分數(shù)減小，但二氧化氮的濃度仍然增大，則混合氣體的顏色變深，
故答案為：減��；變深；
③a、反應方程式兩邊氣體的質(zhì)量不相等，密度不變，說明達到了平衡狀態(tài)，故a正確；
b、反應過程中，反應熱不會變化，不是變量，無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c、根據(jù)圖象，正反應速率還在減小，則說明未達到平衡狀態(tài)，故c錯誤；
d、四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率不變，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態(tài)，故d正確；
故選ad；
④v（NO₂）=v（NO₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.6mol}{10L}}{3s}$=0.02mol/L•s，則v（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$v（NO₂）=0.01mol/（L•s），故答案為：0.01；
（4）肼一空氣燃料堿性電池中，負極上肼失電子和氫氧根離子反應生成水和氮氣，電極反應式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂，故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O．

點評 本題考查蓋斯定律、電極反應式的書寫等知識點，這些都是高考的熱點，注意電極反應式的書寫要結合電解質(zhì)溶液的酸堿性，難度較大．