Question

肼（N₂H₄）又稱聯(lián)氨，廣泛用于火箭推進(jìn)劑、有機(jī)合成及燃料電池，NO₂的二聚體N₂O₄則是火箭中常用氧化劑．試回答下列問題

（1）肼燃料電池原理如圖1所示，左邊電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為　　．

（2）火箭常用N₂O₄作氧化劑，肼作燃料，已知：

N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=﹣67.7kJ•mol^﹣1

N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=﹣534.0kJ•mol^﹣1

2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）△H=﹣52.7kJ•mol^﹣1

試寫出氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式：　．

（3）如圖2所示，A是由導(dǎo)熱材料制成的密閉容器，B是一耐化學(xué)腐蝕且易于傳熱的透明氣囊．關(guān)閉K₂，將各1mol NO₂通過K₁、K₃分別充入A、B中，反應(yīng)起始時A、B的體積相同均為a L．

①B中可通過　　判斷可逆反應(yīng)2NO₂⇌N₂O₄已經(jīng)達(dá)到平衡．

②若打開K₂，平衡后B容器的體積縮至0.4a L，則打開K₂之前，氣球B體積為　　L．

Answer 1

考點(diǎn)：

化學(xué)電源新型電池；用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算；化學(xué)平衡建立的過程．

專題：

基本概念與基本理論．

分析：

（1）左端為負(fù)極，在堿性電解質(zhì)中失去電子生成氮?dú)夂退��?/p>

（2）利用蓋斯定律來計(jì)算2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）的反應(yīng)熱；

（3）①反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化；

②根據(jù)等效平衡分析．

解答：

解：（1）左端為負(fù)極，在堿性電解質(zhì)中失去電子生成氮?dú)夂退�，電極反應(yīng)為N₂H₄﹣4e^﹣+4OH^﹣=N₂+4H₂O，故答案為：N₂H₄﹣4e^﹣+4OH^﹣=N₂+4H₂O；

（2）由①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=﹣67.7kJ•mol^﹣1

②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=﹣534.0kJ•mol^﹣1

③2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）△H=﹣52.7kJ•mol^﹣1

根據(jù)蓋斯定律可知②×2﹣①﹣③得2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g），

△H=（﹣534.0kJ•mol^﹣1）×2﹣（﹣67.7kJ•mol^﹣1）﹣（﹣52.7kJ•mol^﹣1）=﹣947.6 kJ•mol^﹣1，

即熱化學(xué)方程式為2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=﹣947.6 kJ•mol^﹣1，

故答案為：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=﹣947.6 kJ•mol^﹣1；

（3）①B是一個氣體壓強(qiáng)不變的容器，所以當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，混合氣體的顏色和氣囊體積不再改變，

故答案為：B的體積不再減小或氣體顏色不再變化；

②打開K₂，則相當(dāng)于是在等溫等壓時的平衡，因此平衡時等效的．由于此時反應(yīng)物的物質(zhì)的量是B中的二倍，所以打開K₂之前，氣球B體積為（aL+0.4aL）÷2=0.7aL，

故答案為：0.7a．

點(diǎn)評：

本題考查了化學(xué)平衡、原電池 原理和蓋斯定律等知識點(diǎn)，難點(diǎn)是根據(jù)等效平衡進(jìn)行計(jì)算，難度較大．