Question

12．氮可以形成多種化合物，如NO、MH₃、N₂H₄、NO₂、N₂O₅等．
（1）己知：N₂（g）+2H₂（g）=N₂H₄（l）△H=+50.6kJ•mol^-12H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1則N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-622.2 kJ•mol^-1
（2）NO和CO氣體均為汽車(chē)尾氣的成分，這兩種氣體在催化轉(zhuǎn)換器中發(fā)生如下反應(yīng)：
2NO（g）+2CO（g）2CO₂（g）+N₂（g）△H=-akJ•mol^-1（a＞0），在一定溫度下，將2.0molNO、2.4molCO氣體通入到固定容積為2L的密閉容器中，反應(yīng)過(guò)程中部分物質(zhì)的濃度變化
如圖1所示：
①0〜15minN₂的平均速率v（N₂）=0.0133mol/（L•min）．
②20min時(shí)，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致CO濃度減小，則改變的條件可能是d（選填序號(hào)）．
a．縮小容器體積b．增加CO的量   c．升高溫度d．?dāng)U大容器體積
③若保持反應(yīng)體系的溫度不變，20min時(shí)再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，化學(xué)平衡將向左移動(dòng)（選填“向左”、“向右”或“不”）．
（3）以NO₂、O₂、熔融NaNO3組成的燃料電池裝置如圖2所示，在使用過(guò)程中石墨I(xiàn)為電池的負(fù)極（正，負(fù)），電極I處產(chǎn)生的氧化物Y參與循環(huán)，有一部分在電極II處被利用，其利用率為50%．

Answer 1

分析 （1）已知①N₂（g）+2H₂（g）=N₂H₄（l）△H=+50.6kJ•mol^-1，
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1，
由蓋斯定律可知，②-①得N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H；
（2）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（N₂）；
②a．縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，移動(dòng)結(jié)果不能消除CO濃度增大；
b．增加CO的量，CO的濃度增大；
c．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
d．?dāng)U大容器體積，壓強(qiáng)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡時(shí)CO濃度減��；
③計(jì)算Qc與K的大小關(guān)系判斷反應(yīng)的移動(dòng)方向；
（3）根據(jù)通入氣體判斷兩極，寫(xiě)出正負(fù)極電極反應(yīng)式，根據(jù)得失電子相等計(jì)算利用率．

解答 解：（1）已知①N₂（g）+2H₂（g）=N₂H₄（l）△H=+50.6kJ•mol^-1，
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1，
由蓋斯定律可知，②-①得N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=（-571.6kJ•mol^-1）-（+50.6kJ•mol^-1）=-622.2kJ•mol^-1，
故答案為：-622.2；
（2）①由圖可知，15min N₂的濃度變化量為0.2mol/L，則v（N₂）=$\frac{0.2mol/L}{15min}$≈0.0133mol/（L•min），
故答案為：0.0133mol/（L•min）；
②a．縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，移動(dòng)結(jié)果不能消除CO濃度增大，平衡時(shí)CO濃度增大，故a錯(cuò)誤；
b．增加CO的量，CO的濃度增大，故b錯(cuò)誤；
c．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，CO濃度增大，故c錯(cuò)誤；
d．?dāng)U大容器體積，壓強(qiáng)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，但平衡時(shí)CO濃度減小，故d正確；
故答案為：d；
③將2.0mol NO、2.4mol氣體CO通入到固定容積為2L的容器中，則
                                 2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
起始濃度（mol•L^-1）      1.2             1            0             0
轉(zhuǎn)化濃度（mol•L^-1）      0.4           0.4          0.2          0.4
平衡濃度（mol•L^-1）      0.8           0.6           0.2         0.4
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{0.2×0．{4}^{2}}{0．{8}^{2}×0．{6}^{2}}$=0.14，
20min時(shí)再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，此時(shí)各成分的濃度變?yōu)?br />                                   2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
瞬時(shí)濃度（mol•L^-1）      0.8           0.6             0.4          0.4
Qc=$\frac{0.4×0．{4}^{2}}{0．{8}^{2}×0．{6}^{2}}$=0.556＞0.14，所以平衡將向左移動(dòng)，
故答案為：向左：
（3）據(jù)題意，通O₂一極為正極，電極反應(yīng)式為O₂+2N₂O₅+4e^-=4NO₃^-；通NO₂一極為負(fù)極，電極反應(yīng)為NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅，假設(shè)負(fù)極生成4molN₂O₅，根據(jù)得失電子守恒，則正極消耗2molN₂O₅，因此N₂O₅的利用率為$\frac{2mol}{4mol}$×100%=50%，
故答案為：負(fù)；50%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)熱計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率與平衡、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、原電池原理等，綜合性較強(qiáng)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重分析及計(jì)算能力的考查，把握原電池原理、電極反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，題目難度中等．