Question

（1）聯(lián)氨（N₂H₄）及其衍生物是一類重要的火箭燃料．N₂H₄與N₂O₄反應(yīng)能放出大量的熱．已知：
2NO₂（g）═N₂O₄（g）△H=-57.20kJ?mol^-1．一定溫度下，在密閉容器中反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）達(dá)到平衡．
①其他條件不變時(shí)，下列措施能提高NO₂轉(zhuǎn)化率的是

 

（填字母）
A．減小NO₂的濃度    B．降低溫度    C．增加NO₂的濃度   D．升高溫度
②25℃時(shí)，1.00g N₂H₄（l）與足量N₂O₄（l）完全反應(yīng)生成N₂（g）和H₂O（l），放出19.14kJ的熱量．則反應(yīng)2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（l）的△H=

 

kJ?mol^-1
（2）甲醇燃料電池（DMFC）可用于筆記本電腦、汽車等，它一極通入甲醇；電解質(zhì)是質(zhì)子交換膜，它能傳導(dǎo)氫離子．電池工作時(shí)，甲醇被氧化為二氧化碳和水，氧氣在電極上的反應(yīng)是：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．寫出負(fù)極的反應(yīng)式：

 

（3）牙齒表面由一層硬的、組成為Ca₅（PO₄）₃OH的礦化物質(zhì)保護(hù)著，它在唾液中存在下列平衡：
Ca₅（PO₄）₃OH（S）?5Ca²⁺+3PO₄^3-+OH^-進(jìn)食后，細(xì)菌和酶作用于食物，產(chǎn)生有機(jī)酸，這時(shí)牙齒就會受到腐蝕，其原因是

 

．已知Ca₅（PO₄）₃F（s）的溶解度比上面的礦化產(chǎn)物更小、質(zhì)地更堅(jiān)固．用離子方程表示當(dāng)牙膏中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原因

 

．
（4）硝酸生產(chǎn)流程，吸收塔中反應(yīng)為：3NO₂+H₂O?2HNO₃+NO，吸收塔中需要補(bǔ)充空氣，其原因是

 

．
（5）硝酸廠的尾氣含有氮氧化物，不經(jīng)處理直接排放將污染空氣．目前科學(xué)家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮氧化物還原為氮?dú)夂退�，其反�?yīng)機(jī)理為：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-1160kJ?mol^-1
則甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學(xué)方程式為：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,熱化學(xué)方程式,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）①依據(jù)化學(xué)平衡2NO₂（g）═N₂O₄（g）△H=-57.20kJ?mol^-1分析，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，提高二氧化氮轉(zhuǎn)化率可以改變條件使平衡正向進(jìn)行；
②依據(jù)1.00gN₂H₄（l）與足量N₂O₄（l）完全反應(yīng)生成N₂（g）和H₂O（l），放出19.14kJ的熱量，計(jì)算64g肼反應(yīng)放出的熱量，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)的焓變寫出熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)燃燒電池的原理分析；
（3）結(jié)合其電離平衡可以分析酸會促進(jìn)其電離而溶解，造成齲齒，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫離子方程式．
（4）從濃度對平衡移動的影響分析；
（5）根據(jù)蓋斯定律來計(jì)算反應(yīng)的焓變，進(jìn)而書寫熱化學(xué)方程式．

解答： 解：（1）①化學(xué)平衡2NO₂（g）═N₂O₄（g）△H=-57.20kJ?mol^-1分析，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，提高二氧化氮轉(zhuǎn)化率可以改變條件使平衡正向進(jìn)行；
A．減小NO₂的濃度，平衡逆向進(jìn)行，二氧化氮轉(zhuǎn)化率減小，故A不符合；
B．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向進(jìn)行，二氧化氮轉(zhuǎn)化率增大，故B符合；
C．增加NO₂的濃度，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行，二氧化氮轉(zhuǎn)化率增大，故C符合；
D．升高溫度，平衡逆向進(jìn)行，二氧化氮轉(zhuǎn)化率減小，故D不符合；
故答案為：BC；
②1.00gN₂H₄（l）與足量N₂O₄（l）完全反應(yīng)生成N₂（g）和H₂O（l），放出19.14kJ的熱量，計(jì)算64g肼反應(yīng)放出的熱量為1224.96KJ，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：
2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1224.96KJ/mol；
故答案為：-1224.96；
（2）電池工作時(shí)，甲醇被氧化為二氧化碳和水，總反應(yīng)為：CH₃OH+

3

2

O₂=CO₂↑+2H₂O；氧氣在電極上的反應(yīng)是：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；總反應(yīng)減去正極反應(yīng)式即得到負(fù)極反應(yīng)式；
故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺；
（3）反應(yīng)平衡：Ca₅（PO₄）₃OH（s）?5Ca²⁺（aq）+3PO₄^3-（aq）+OH^-（aq），酸性物質(zhì)使沉淀溶解向右移動，導(dǎo)致Ca₅（PO₄）₃OH溶解，造成齲齒；羥基磷酸鈣的Ksp小于氟磷酸鈣，兩種物質(zhì)陰陽離子比相同，證明氟磷酸鈣更難溶解，能起到保護(hù)牙齒的作用，其反應(yīng)為F^-+Ca₅（PO₄）₃OH（s）=Ca₅（PO₄）₃F（s）+OH^-；
故答案為：進(jìn)食后產(chǎn)生的有機(jī)酸中和了氫氧根離子，使保護(hù)層溶解平衡向溶解的方向移動，牙齒會受到腐蝕；F^-+Ca₅（PO₄）₃OH（s）=Ca₅（PO₄）₃F（s）+OH^-；
（4）補(bǔ)充空氣，氧氣的濃度增大，NO轉(zhuǎn)化為NO₂，則平衡向正反應(yīng)方向移動，有利于提高原料利用率，
故答案為：充入空氣，NO轉(zhuǎn)化為NO₂，有利于提高原料利用率；
（5）根據(jù)題意：①

1

2

CH₄（g）+2NO₂（g）=2NO（g）+

1

2

CO₂（g）+H₂O（g）△H=

1

2

×（-574kJ?mol^-1）=-287kJ?mol^-1；

1

2

CH₄（g）+2NO（g）=N₂（g）+

1

2

CO₂（g）+H₂O（g）△H=

1

2

×（-1160kJ?mol^-1）=-580kJ?mol^-1；
根據(jù)蓋斯定律反應(yīng)CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）可以看成是①+②，
所以△H=-287kJ?mol^-1-580kJ?mol^-1=-867kJ?mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡影響因素的分析判斷，熱化學(xué)方程式書寫方法和計(jì)算應(yīng)用，鹽類水解溶液酸堿性，沉淀溶解平衡的影響因素分析判斷，題目難度中等．