题目内容
【题目】偏二甲肼()、肼( )和四氧化二氧( )可作为运载火箭的推进剂。
(1)已知:
和反应生成、和并放出大量热,写出该反应的热化学方程式( 用含 、 、 的代数式表示)__________。该反应______(填“是”或“不是”)自发反应,判断的理由是_______。
(2)肼( )也可用于新型环保燃料电池中,燃料电池的工作原理示意图如图1所示,该燃料电池的负极反应式为_________________________________。
(3)将4molN2O4放入2 L,恒容密闭容器中发生反应N2O4(g) 2NO2(g),平衡体系中N2O4的体积分数()随温度的变化如图2所示
①D点v(正)________v(逆)(填“>”“=”或“<”)。
②A、B、C点中平衡常数K的值最大的是________点。 时,N2O4的平衡转化率为________;若达平衡时间为5 s,则此时间内的平均反应速率为________。
③若其条件不变,在原平衡基础上,再加入一定量,达到新平衡时,与原平衡相比,NO2的体积分数________(填“增大”“不变”或“减小”)。
【答案】C2H8N2(l)+2N2O4(l)=3N2(g)+2H2O(g)+2CO2(g) △H=△H 1-△H 2-△H3 是 正反应方向是熵增的放热反应,△H-T△S恒小于0 N2H4-4e- +2O2-=N2+2H2O < C 25% 0.1molL-1S-1 减小
【解析】
(1)已知:① ,② ,③ ,由盖斯定律可知①-②-③得C2H8N2(l)+2N2O4(l)=3N2(g)+2H2O(g)+2CO2(g),据此计算△H,再结合△G=△H-T△S分析反应能否自发进行;
(2)燃料电池通O2的极为正极,则通N2H4的极为负极,发生氧化反应,产物为N2;
(3)①由图可知,D点未达到平衡状态,A点达到平衡状态,D→A时反应物N2O4的体积分数增大,即反应逆向进行;
②图2可知,随温度升高,平衡时N2O4的体积分数不断减小,说明温度升高平衡正向移动,平衡常数随温度的升高而增大;T2平衡时N2O4的体积分数为60%;
则:=60%,解得:x=1,由此计算N2O4的转化率和平均反应速率;
③若其条件不变,在原平衡基础上,再加入一定量,NO2的浓度增大,平衡逆向移动。
(1)已知:① ,② ,③ ,由盖斯定律可知①-②-③得C2H8N2(l)+2N2O4(l)=3N2(g)+2H2O(g)+2CO2(g),则△H=△H 1-△H 2-△H3,因此反应正反应为放热反应,即△H<0,且为熵增反应,即△S>0,则△G=△H-T△S恒小于0,说明此反应是自发反应;
(2)燃料电池通O2的极为正极,则通N2H4的极为负极,发生氧化反应,产物为N2,且燃料电池工作时O2-向负极移动,则该燃料电池的负极反应式为N2H4-4e- +2O2-=N2+2H2O;
(3)①由图可知,D点未达到平衡状态,A点达到平衡状态,D→A时反应物N2O4的体积分数增大,反应逆向进行,即v正<V逆;
②图2可知,随温度升高,平衡时N2O4的体积分数不断减小,说明温度升高平衡正向移动,平衡常数随温度的升高而增大,即A、B、C点中平衡常数K的值最大的是C点;T2平衡时N2O4的体积分数为60%;
则:=60%,解得:x=1,故N2O4的转化率为=25%;若达到平衡所需要的时间为5s,则此时间内的平均反应速率为=0.1molL-1S-1;
③若其条件不变,在原平衡基础上,再加入一定量NO2,NO2的浓度增大,平衡逆向移动,达到新平衡时,与原平衡相比,NO2的体积分数将减小。
【题目】科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。
(1)合成氨的原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJ/mol,该反应的能量变化如图所示。
①在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E2的变化是___(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②将0.3 mol N2和0.5 mol H2充入体积不变的密闭容器中,在一定条件下达到平衡,测得容器内气体压强变为原来的,此时H2的转化率为___;欲提高该容器中H2的转化率,下列措施可行的是___(填选项字母)。
A.向容器中按原比例再充入原料气 | B.向容器中再充入一定量H2 |
C.改变反应的催化剂 | D.液化生成物分离出氨 |
(2)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生反应:
2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g)H=+1530 kJ/mol
又知:H2O(1)=H2O(g)H=+44.0 kJ/mol
则2N2(g)+6H20(g)4NH3(g)+302(g)H =___kJ/mol,该反应的化学平衡常数表达式为K=_______,控制其他条件不变,增大压强,K值___(填“增大”、“减小”或“不变”)。
【题目】元素周期表是学习化学的重要工具,它隐含着许多信息和规律。下表所列是五种短周期元素的原子半径及主要化合价(已知铍的原子半径为0.089 nm)。
元素代号 | A | B | C | D | E |
原子半径/nm | 0.16 | 0.143 | 0.102 | 0.099 | 0.074 |
主要化合价 | +2 | +3 | +6、-2 | -1 | -2 |
(1)用元素代号标出它们在周期表中所对应的位置(以下为周期表的一部分)_________。
(2)画出A的原子结构示意图_________。
(3)B元素处于周期表中第________周期,________族。
(4)E元素处于周期表中第________周期,________族。
(5)C、D的简单离子的半径由大到小顺序为________(用离子符号表示)。
(6)上述五种元素的最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是__________(填化学式)。
(7)C、E形成的化合物为________(填化学式)。
(8)写出B单质和氢氧化钠溶液反应的方程式__________写出B的最高价氧化物对应水化物和氢氧化钠溶液反应的离子方程式:________