题目内容

2013年12月2日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭将“嫦娥三号”探月卫星成功送入太空，进一步向广寒宫探索。“长征三号甲”是三级液体助推火箭，一、二级为常规燃料，常规燃料通常指以肼（N2H4）为燃料，以二氧化氮做氧化剂。
Ⅰ．常规燃料通常指以肼（N2H4）为燃料，以二氧化氮做氧化剂。但有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，反应释放的能量更大（两者反应生成氮气和氟化氢气体）。
已知：N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)  △H = －543kJ·mol－1
H2(g)+  F2(g)  =  HF(g)     △H = －269kJ·mol－1
H2(g)+  O2(g)  =  H2O(g)     △H = －242kJ·mol－1
请写出肼和氟气反应的热化学方程式：_____________________________。
Ⅱ．氧化剂二氧化氮可由NO和 O2生成，已知在2 L密闭容器内，800 ℃时反应：
2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)  ΔH 的体系中，n(NO)随时间的变化如表：
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.200
0.100
0.080
0.050
0.050
0.050
n(O2)(mol)
0.100
0.050
0.040
0.025
0.025
0.025
 
(1) 已知：K800℃>K1000℃，则该反应的ΔH ______0（填“大于”或“小于”），用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率为__________。
（2)能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a．容器内颜色保持不变                  b． 2v逆(NO)＝v正(O2)
c．容器内压强保持不变                  d．容器内密度保持不变
（3）为使该反应的速率增大，提高NO的转化率，且平衡向正反应方向移动应采取的措施有          。
（4）在上述条件下，计算通入2 mol  NO和1 mol O2的平衡常数K＝______________。
（5）在上述条件下，若开始通入的是0.2 mol  NO2气体，达到化学平衡时，则NO2的转化率为       。
Ⅰ．N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g) △H=－1135kJ·mol－1   （2分）
Ⅱ．(1) 小于（2分）  　0.015 mol·L－1·s－1     （2分）
（2)   a 、c　（2分）  （3）通入氧气、增大压强（2分） 
（4）720  （2分）  （5）25%（2分）

试题分析：Ⅰ．由N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）；△H=-543kJ?mol-1①
H2(g)+  F2(g)  =  HF(g)     △H = －269kJ·mol－1②
H2(g)+  O2(g)  =  H2O(g)     △H = －242kJ·mol－1③
利用盖斯定律可知①+②×4-③×2可得反应N2H4（g）+2F2（g）=N2（g）+4HF（g），
该反应的△H=（-543kJ?mol-1）+4×（-269kJ?mol-1）-2×（-242kJ?mol-1）=-1135kJ?mol-1，
故答案为：N2H4（g）+2F2（g）=N2（g）+4HF（g）△H=-1135kJ?mol-1
Ⅱ．(1) 化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应都达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，据此书写；K800℃>K1000℃，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应是放热反应；v(O2)=（0.100－0.040）mol/2L×2 s＝0.015 mol·L－1·s－1
（2)a．容器内颜色保持不变 ，说明二氧化氮的浓度保持一个定值，反应达到平衡状态，正确；
B．2v逆(NO)＝v正(O2)，v(NO)与v(O2)的速率比不等于方程式前面的系数，不能判断是否达到平衡，错误．
c．反应是气体压强减小的反应，平衡状态容器内压强保持不变，说明反应达到平衡，正确；
d．由于气体的质量不变，气体的体积不变，则无论是否达到平衡状态，都存在气体的密度保持不变的特征，不能判断是否达到平衡，错误。
（3）根据外界条件对反应速率与平衡的移动分析解答。
（4）平衡常数K，只和温度有关，所以通入2 mol  NO和1 mol O2的平衡常数K和表格中的平衡常数相同。
2NO(g) ＋   O2(g)      2NO2(g)
初始（mol）  0.200       0.100            0
变化（mol）   0.150       0.075           0.150
平衡（mol）   0.050       0.025           0.150
浓度（mol/L） 0.025       0.0125          0.0750 
K＝＝＝720
（5）在上述条件下，若开始通入的是0.2molNO2气体，和开始通入0.200molNO和0.100molO2等效，所以达到平衡状态时NO2浓度是0.0750mol/L，初始浓度是0.100mol/L，所以反应了0.0250mol/L，即NO2转化率是25%。
练习册系列答案
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已知：H2A的A2－可表示S2－、SO42—、SO32—、SiO32—或CO32—。
（1）常温下，向20 mL 0.2 mol·L－1 H2A溶液中滴加0.2 mol·L－1 NaOH溶液。有关微粒物质的量变化如下图（其中Ⅰ代表H2A，Ⅱ代表HA－，Ⅲ代表A2－）。请根据图示填空：

①当V（NaOH）＝20 mL时，溶液中离子浓度大小关系：________。
②等体积等浓度的NaOH溶液与H2A溶液混合后，其溶液中水的电离程度比纯水________（填“大”、“小”或“相等”），欲使NaHA溶液呈中性，可以向其中加入_______________________________________________________。
（2）有关H2A的钠盐的热化学方程式如下：
①Na2SO4（s）=Na2S（s）＋2O2（g）    ΔH1＝＋1 011.0 kJ·mol－1
②2C（s）＋O2（g）=2CO（g）    ΔH2＝－221.0 kJ·mol－1
则反应③Na2SO4（s）＋4C（s）=Na2S（s）＋4CO（g）　ΔH3＝________ kJ·mol－1。工业上制备Na2S时往往还要加入过量的碳，同时还要通入空气，目的有两个，其一是利用碳与氧气反应放出的热，维持反应③所需温度；其二是________________________________________。
（3）若H2A为硫酸：t ℃时，pH＝2的稀硫酸和pH＝11的NaOH溶液等体积混合后溶液呈中性，则该温度下水的离子积常数KW＝________。
已知下列热化学方程式：
2Zn(s)＋O2(g) ＝ 2ZnO(s)　ΔH＝－702.2 kJ·mol－1
Hg(l)＋1/2O2(g) ＝ HgO(s)　ΔH＝－90.7 kJ·mol－1
由此可知Zn(s)＋HgO(s) ＝ ZnO(s)＋Hg(l)的反应热ΔH为(     )
A．－260.4 kJ·mol－1B．＋260.4 kJ·mol－1
C．－611.5 kJ·mol－1D．＋520.8 kJ·mol－1
对大气污染物SO2、NOx进行研究具有重要环保意义。请回答下列问题：
（1）为减少SO2的排放，常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料。
已知：H2（g）＋O2（g）＝H2 O（g）  △H＝－241.8kJ·mol－1
C（s）＋O2（g）＝CO（g）   △H＝－110.5kJ·mol－1
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：                                  。
（2）已知汽缸中生成NO的反应为：N2（g）＋O2（g）2NO（g） △H0，若1.0 mol空气含0.80 mol N2和0.20 mol O2，1300oC时在1.0 L密闭容器内经过5s反应达到平衡，测得NO为8.0×10－4 mol。
①5s内该反应的平均速率ν（NO） ＝            （保留2位有效数字）；在1300oC 时，该反应的平
衡常数表达式K＝               。
②汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是                       。
（3）汽车尾气中NO和CO的转化。当催化剂质量一定时，增大催化剂固体的表面积可提高化学反应速率。右图表示在其他条件不变时，反应2NO（g）＋2CO（g）2CO2（g）＋N2（g） 中，NO的浓度
c（NO）随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线。

①该反应的△H       0 （填“＞”或“＜”）。
②若催化剂的表面积S1＞S2，在右图中画出c（NO） 在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线（并作相应标注）。
依据事实，写出下列反应的热化学反应方程式。
（1）在25℃、101kPa下，1g甲醇完全燃烧生成CO2和液态水时放热22．68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为                                 。
（2）若适量的N2和O2完全反应，每生成23gNO2需要吸收16．95kJ热量，则表示该反应的热化学方程式为                                   。
（3）用NA表示阿伏加德罗常数，在C2H2（气态）完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，放出650kJ的热量，则表示该反应的热化学方程式为   _________________________________________________。
（4）已知拆开1molH—H键，1molN—H键，1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为                              。
(15分)能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关，怎样充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题。
I．已知：Fe2O3(s)+3C(石墨) =2Fe(s)+3CO(g) △H=akJ·mol-1
CO(g)+1／2O2(g)= CO2(g) △H=bkJ·mol-1
C(石墨)+O2(g)=CO2(g) △H=ckJ·mol-1
则反应：4Fe(s)+3O2(g)= 2Fe2O3(s)的焓变△H=       kJ·mol-1。
Ⅱ．（1）依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是     (填序号)。
A．C(s)+CO2(g)=2CO(g)
B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)
C．2H2O(l)= 2H2(g)+O2(g)
D．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)
若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应可以设计成一个原电池，请写出该原电池的电极反应。
负极：                                                ，
正极：                                                。
（2）二氧化氯(ClO2)是一种高效安全的自来水消毒剂。ClO2是一种黄绿色气体，易溶于水。实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2为原料制备ClO2流程如下：

已知：电解过程中发生的反应为：
NH4Cl+2HClNCl3+3H2↑；假设NCl3中氮元素为+3价。
①写出电解时阴极的电极反应式                                            。
②在阳极上放电的物质(或离子)是           。
③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是         (填序号)
A．生石灰       B．碱石灰       C．浓H2SO4       D．水
④在生产过程中，每生成1mol ClO2，需消耗       mol NCl3。
CO2和CO是工业排放的对环境产生影响的废气。
（1）以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下：
①2NH3(g)＋CO2(g)＝NH2CO2NH4(s)；ΔH＝－159.47 kJ·mol－1
②NH2CO2NH4(s)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH＝a kJ·mol－1
③2NH3(g)＋CO2(g)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH＝－86.98 kJ·mol－1
则a为            。
（2）科学家们提出用工业废气中的CO2制取甲醇：CO2+3H2CH3OH+H2O。制得的CH3OH可用作燃料电池的燃料。

①在KOH介质中，负极的电极反应式为_________________________________。
②作介质的KOH可以用电解K2SO4溶液的方法制得。则KOH在_______出口得到,阳极的电极反应式是：_____________________________________。
（3）利用CO与H2反应可合成CH3OCH3。
已知：3H2(g) + 3CO(g)  CH3OCH3(g) + CO2(g)，ΔH＝-247kJ/mol
在一定条件下的密闭容器中，该反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是           .
A．低温高压；B．加入催化剂；C．体积不变充入氦气；D．增加CO的浓度；E．分离出二甲醚
（4）CH3OCH3也可由CH3OH合成。已知反应2CH3OH(g)  CH3OCH3(g) + H2O(g)，在某温度下，在1L密闭容器中加入CH3OH ，反应到10分钟时达到平衡，此时测得各组分的浓度如下：
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/（mol·L－1）
0.01
0.2
0.2
 
①0-10 min内反应速率v(CH3OH) ＝               。
②该温度下的平衡常数为              。
③若平衡后，再向容器中再加入0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3，此时正、逆反应速率的大小：
v正        v逆 （填“>”、“<”或“＝”)。
已知在25℃时：
①2C(石墨)＋O2(g)＝2CO(g)　△H1＝－222kJ/mol
②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)　　△H2＝－484kJ/mol
③C(石墨)＋O2(g)＝CO2     △H3＝－394kJ/mol
则25℃时，CO(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋H2(g)的反应热△H4为：
A．－82kJ/molB．－41kJ/molC．－312kJ/molD．＋41kJ/mol
已知：
（1）Fe2O3(s) ＋C(s)=CO2(g)＋2Fe(s) ΔH＝＋234．1 kJ/mol
（2）C(s)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝－393．5 kJ/mol
则2Fe(s)＋O2(g)=Fe2O3(s) 的ΔH是（  ）
A．－824．4 kJ/molB．－627．6 kJ/mol
C．－744．7 kJ/molD．－169．4 kJ/mol

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