Question

11．在2L密闭容器内，800℃时反应2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）体系中，n（NO）随时间的变化如下表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
n（NO）（mol）	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

（1）上述反应是（填“是”或“不是”）可逆反应，在第5s时，NO的转化率为65%．
（2）如图中表示NO₂变化曲线的是b．用O₂表示0～2s内该反应的平均速率v=1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1．
（3）能说明该反应已达到平衡状态的是bc．
a．v（NO₂）=2v（O₂）         b．容器内压强保持不变
c．v_逆（NO）=2v_正（O₂）      d．容器内密度保持不变
（4）、铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料是Pb和PbO₂，电解液为稀硫酸．工作时该电池总反应式为：PbO₂+Pb+2H₂SO₄═2PbSO₄+2H₂O，据此判断：
①工作时正极反应为PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O．
②工作时，电解质溶液的pH值增大（“增大”、“减小”或“不变”）
③工作时，电解质溶液中阴离子移向负极．
（5）火箭推进器中盛有强还原剂液态肼（N₂H₄）和强氧化剂液态双氧水．当它们混合反应时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热．已知0.4mol液态肼与足量液态双氧水反应，生成水蒸气和氮气，放出256.652kJ的热量．
①反应的热化学方程式为N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.63 kJ•mol^-1．
②此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是产物不会造成环境污染．
③发射卫星可用肼为燃料，二氧化氮作氧化剂，两者反应生成氮气和水蒸气．已知：
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g），△H=+67.7kJ•mol^-1
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g），△H=-534kJ•mol^-1
肼和二氧化氮反应的热化学方程式为N₂H₄（g）+NO₂（g）═$\frac{3}{2}$N₂（g）+2H₂O（g）△H=-567.85 kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）由表中数据可知从3s开始，NO的物质的量为0.007mol，不再变化，属于可逆反应，3s时反应达平衡，5s时消耗的NO为0.02mol-0.007mol=0.013mol，进而计算NO转化率；
（2）NO₂是产物，随反应进行浓度增大，平衡时△c（NO₂）=△c（NO）；
根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（NO），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（O₂）；
（3）可逆反应达到平衡时，v正=V逆 （同种物质表示）或正逆速率之比等于化学计量数之比（不同物质表示），反应混合物各组分的物质的量、浓度、含量不再变化，以及由此衍生的一些量也不发生变化，判断平衡的物理量随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化，说明到达平衡；
（4）①正极发生还原反应，PbO₂发生还原反应生成PbSO₄；
②工作时，消耗硫酸，硫酸浓度减小，酸性减弱；
③工作时，电解质溶液中阴离子移向负极移动；
（5）①发生反应：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g），计算1molN₂H₄（l）反应放出的热量，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式；
②此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是：产物不会造成环境污染；
③已知：Ⅰ．N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g），△H=+67.7kJ•mol^-1
Ⅱ．N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g），△H=-534kJ•mol^-1
根据盖斯定律，Ⅱ-I×$\frac{1}{2}$可得：N₂H₄（g）+NO₂（g）═$\frac{3}{2}$N₂（g）+2H₂O（g）．

解答 解：（1）由表中数据可知从3s开始，NO的物质的量为0.007mol，不再变化，3s时反应达平衡，属于可逆反应，5s时消耗的NO为0.02mol-0.007mol=0.013mol，NO转化率为$\frac{0.013mol}{0.02mol}$×100%=65%，
故答案为：是；65%；
（2）NO₂是产物，随反应进行浓度增大，平衡时△c（NO₂）=△c（NO）=$\frac{0.02mol-0.007mol}{2L}$=0.0065mol/L，所以图中表示NO₂变化的曲线是b；
2s内用NO表示的平均反应速率v（NO）=$\frac{\frac{0.02mol-0.008mol}{2L}}{2s}$=3.0×10^-3mol•L^-1•s^-1，速率之比等于化学计量数之比，所以v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（NO）=$\frac{1}{2}$×3.0×10^-3mol•L^-1•s^-1=1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1，
故答案为：b；1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1；
（3）a．表示同一方向反应速率，v（NO₂）自始至终为v（O₂）的2倍，不能说明达到平衡，故a错误；
b．随反应进行，反应混合气体总的物质的量在减小，压强减小，压强保持保持不变，说明反应到达平衡，故b正确；
c．不同物质表示速率，到达平衡时，正逆速率之比等于化学计量数之比，v_逆（NO）：v_正（O₂）=2：1，即v_逆（NO）=2v_正（O₂），故c正确；
d．混合气体的总质量不变，容器容积为定值，所以密度自始至终不变，不能说明达到平衡，故d错误．
故答案为：bc；
（4）①正极发生还原反应，PbO₂发生还原反应生成PbSO₄，正极电极反应式为：PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O，
故答案为：PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O；
②工作时，消耗硫酸，硫酸浓度减小，酸性减弱，电解质溶液的pH值增大，故答案为：增大；
③工作时，电解质溶液中阴离子移向负极移动，故答案为：负极；
（5）①发生反应：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g），1molN₂H₄（l）反应放出的热量为256.652kJ×$\frac{1mol}{0.4mol}$=641.63kJ，反应热化学方程式为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.63 kJ•mol^-1，
故答案为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.63 kJ•mol^-1；
②此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是：产物不会造成环境污染，
故答案为：产物不会造成环境污染；
③已知：Ⅰ．N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g），△H=+67.7kJ•mol^-1
Ⅱ．N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g），△H=-534kJ•mol^-1
根据盖斯定律，Ⅱ-I×$\frac{1}{2}$可得：N₂H₄（g）+NO₂（g）═$\frac{3}{2}$N₂（g）+2H₂O（g）△H=-567.85 kJ•mol^-1，
故答案为：N₂H₄（g）+NO₂（g）═$\frac{3}{2}$N₂（g）+2H₂O（g）△H=-567.85 kJ•mol^-1．

点评 本题考查化学平衡计算、平衡状态判断、原电池、热化学方程式等，注意对基础知识的理解掌握，难度中等．