题目内容

11．“神七”登天谱写了我国航天事业的新篇章．火箭升空需要高能的燃料，通常用肼（N2H4）作为燃料，N2O4做氧化剂．
（1）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
试写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：2N2H4（g）+N2O4（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-1083.0kJ•mol-1．
（2）工业上可用次氯酸钠与过量的氨反应制备肼，该反应的化学方程式为：NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O．
（3）一定条件下，在2L密闭容器中起始投入2mol NH3和4mol O2发生反应：
4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）△H＜0
测得平衡时数据如下：
平衡时物质的量（mol）n（NO）n（H2O）
      温度T11.62.4
温度T21.21.8
①在温度T1下，若经过10min反应达到平衡，则10min内反应的平均速率v（NH3）=0.08mol•L-1•min-1．
②温度T1和T2的大小关系是T1＜T2（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2．某种电化学装置可实现如下转化：2CO2═2CO+O2，CO可用作燃料．已知该反应的阳极反应为：4OH--4e-═O2↑+2H2O，则阴极反应为2CO2+4e-+2H2O=2CO+4OH-．有人提出，可以设计反应2CO═2C+O2（△H＞0）来消除CO的污染．请你判断上述反应是否能自发进行并说明理由不能，因为该反应的△H＞0，△S＜O．
（5）图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH溶液为电解液．

如果某段时间内氢氧储罐中共收集到33.6L气体（已折算成标准状况），则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为2mol．

分析 （1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到，
由盖斯定律：①N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H1=+67.7kJ•mol-1
②N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H2=-534.0kJ•mol-1
③2NO2（g）N2O4（g）△H3=-52.7kJ•mol-1
②×2-①-③得到；
（2）次氯酸钠与过量的氨反应制备肼，依据反应物和生成物，结合原子守恒写出化学方程式；
（3）①分析图表数据结合化学反应速率概念计算得到；
②反应在T2时生成物的平衡浓度减小，说明平衡逆向进行，反应是放热反应，逆向是吸热反应，依据平衡移动原理判断，T1＜T2；
（4）2CO2═2CO+O2，CO可用作燃料．已知该装置的阳极反应为：4OH--4e-═O2↑+2H2O，阴极反应依据电子守恒总反应减去阳极反应得到；依据自发进行的判断依据△H-T△S＜0分析判断；
（5）依据电解水的化学方程式，依据电子守恒结合电极产物分析计算；

解答 解：（1）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
依据盖斯定律②-（①+③）得到2N2H4（g）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-1 083.0 kJ•mol-1；
故答案为：2N2H4（g）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-1083.0 kJ•mol-1；
（2）次氯酸钠与过量的氨反应制备肼氨气被氧化为肼，本身被还原为氯离子，结合原子守恒配平写出化学方程式为：NaClO+2NH3═N2H4+NaCl+H2O；
故答案为：NaClO+2NH3═N2H4+NaCl+H2O；
（3）①
              4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）
起始量（mol）  2         4         0        0
变化量（mol） 1.6        2        1.6      2.4
平衡量（mol） 0.4         2       1.6      2.4
在T1时，若经过10min反应达到平衡，则10min内反应的平均速率v（NH3）=$\frac{\frac{1.6mol}{2L}}{10min}$=0.08mol•L-1•min-1；
故答案：0.08 mol•L-1•min-1；　
②反应在T2时生成物的平衡浓度减小，说明平衡逆向进行，反应是放热反应，逆向是吸热反应，依据平衡移动原理判断，T1＜T2；
故答案为：＜；
（4）2CO2═2CO+O2，CO可用作燃料．已知该装置的阳极反应为：4OH--4e-═O2↑+2H2O，阴极反应依据电子守恒总反应减去阳极反应得到：2CO2+4e-+2H2O═2CO+4OH-（或CO2+2e-+H2O═CO+2OH-）；2CO═2C+O2 △H＞0△S＜0，△H-T△S＞0，反应一定不能自发进行；
故答案为：2CO2+4e-+2H2O═2CO+4OH-（或CO2+2e-+H2O═CO+2OH-）；不能，因为该反应的△S＜0；
（5）氢氧储罐中共收集到33.6L气体（已折算成标准状况）物质的量=$\frac{33.6L}{22.4L/mol}$=1.5mol，发生的反应为2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H2↑+O2↑，氢气物质的量=$\frac{2}{3}$×1.5mol=1mol，氧气物质的量为0.5mol，则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为2mol；
故答案为：2；

点评 本题考查热化学方程式和盖斯定律计算应用，化学平衡的影响因素分析判断，反应速率的计算应用，原电池电极反应书写方法，电解过程中电子转移的计算应用，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
1．如图所示是在实验室进行氨气快速制备与性质实验的组合装置，部分固定装置未画出．
（1）在组装好装置后，若要检验A-E装置的气密性，其操作是先关闭弹簧夹2和分液漏斗活塞，打开弹簧夹1，向E中加水至浸没长导管末端，然后微热A，察到E中有气泡冒出，移开酒精灯，E中导管有水柱形成说明装置气密性良好．
（2）请用平衡移动的原理解释A中制取氨气的原理固体生石灰溶于浓氨水后，吸水，放出大量的热促使NH3挥发，溶液中OH-浓度增加，都促使NH3+H2O?NH3•H2O?NH4++OH-向生成NH3移动，加快氨气逸出．
（3）装置B中盛放试剂是碱石灰．
（4）关闭弹簧夹2，打开弹簧夹1，从分液漏斗放出浓氨水至浸没烧瓶中固体后关闭分液漏斗活塞，点燃C处酒精灯，装置C中黑色固体逐渐变红，装置E中有气泡冒出并产生白色沉淀（答现象）；从E中逸出液面的气体可以直接排入空气，请写出在C中发生反应的化学方程式2NH3+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N2↑+3H2O．
（5）当C中固体全部变红色后，关闭弹簧夹1，慢慢移开酒精灯，待冷却后，称量C中固体质量．若反应前固体质量为16g，反应后称重固体质量减少2.4g．通过计算确定该固体产物的成分是Cu2O、Cu．
（6）在关闭弹簧夹1后，打开弹簧夹2，残余气体进入F中，很快发现装置F中产生白烟，同时发现G中溶液迅速倒吸流入F中．写出产生白烟的化学方程式3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl．迅速产生倒吸的原因是盛满氯气的集气瓶中因氨气消耗氯气生成部分固体，导致内压减小，引起溶液倒吸．
2．Na2O、NaOH、Na2CO3、NaCl、Na2SO4可按某种标准划为同一类物质，下列分类标准正确的是（　　）（已知Na2O与水反应生成NaOH）
①钠的化合物②能与硝酸反应的物质　③可溶于水的物质　④水溶液导电 ⑤钠盐　⑥钠的含氧化合物．
A．①④⑤B．①②⑤⑥C．①③④D．②⑤⑥
19．乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料，工业生产乙醇的一种反应原理为：
2CO（g）+4H2（g）?CH3CH2OH（g）+H2O（g）△H=-256.1kJ•mol-1
已知：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ•mol-1
（1）以CO2（g）与H2（g）为原料也可合成乙醇，其热化学方程式如下：
2CO2（g）+6H2（g）?CH3CH2OH（g）+3H2O（g）△H=-173.7kJ•mol-1．
（2）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题．
①某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图1．若不使用CO，温度超过800℃，发现NO的转化率降低，其可能的原因为该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行；在n（NO）/n（C O）=1的条件下，应控制的最佳温度在900℃左右．

②用活性炭还原法处理氮氧化物．有关反应为：C （s）+2NO2（g）?N2 （g）+CO2 （g）．某研究小组向某密闭容器中加人足量的活性炭和NO，恒温（ T1℃）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
　      浓度/mol?L-1
时间/min		NON2CO2
01.0000
200.400.300.30
300.400.300.30
400.320.340.17
500.320.340.17
I．根据表中数据，求反应开始至20min以v（NO）表示的反应速率为0.030mol•L-1•mol-1（保留两位有效数字），T1℃时该反应的平衡常数为0.56（保留两位有效数字）．
II．30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是减小CO2的浓度．图2表示CO2的逆反应速率[v逆（CO2）]随反应时间的变化关系图．请在图中画出在30min改变上述条件时，在40min时刻再次达到平衡的变化曲线．
6．在实验室里可用如图所示装置来制取氯酸钠、次氯酸钠和探究氯水的性质．
图中：
①为氯气发生装置；
②的试管里盛有15mL30%NaOH溶液来制取氯酸钠，并置于热水浴中；
③的试管里盛有15mL8%NaOH溶液来制取次氯酸钠，并置于冰水浴中；
④的试管里加有紫色石蕊试液；
⑤为尾气吸收装置．
请填写下列空白：

（1）制取氯气时，在烧瓶里加入一定量的二氧化锰，通过分液漏斗（仪器名称）向烧瓶中加入适量的浓盐酸．实验室制Cl2的化学方程式为MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O；
实验时为了除去氯气中的HCl气体，可在①与②之间安装盛有C（填写下列编号字母）的净化装置．
A．碱石灰           B．氢氧化钠溶液         C．饱和食盐水         D．浓硫酸
（2）如果将过量二氧化锰与20mL12mol•L-1的浓盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气小于0.06mol．（填“大于”“小于”或“等于”），若有17.4g的MnO2被还原，则被氧化的HCl的物质的量为0.4mol．
（3）写出装置②中发生反应的化学方程式3Cl2+6NaOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5NaCl+NaClO3+3H2O．
（4）实验中可观察到④的试管里溶液的颜色发生了如下变化，请填写下表中的空白．
实验现象原因
溶液最初从紫色逐渐变为红色氯气与水反应生成的H+使石蕊变色
随后溶液逐渐变为无色HClO有强氧化性，体现漂白作用是其褪色
然后溶液从无色逐渐变为浅绿色溶液中溶解了大量的氯气，体现浅绿色
16．为了测定铁铜合金的组成，将7.6g铁、铜合金加入100mL某浓度的稀硝酸中，待合金完全溶解后，共收集到NO气体2.24L（标准状况下），并测得溶液中H+的浓度为0.5mol•L-1．若反应前后溶液的体积变化忽略不计，则下列判断正确的是（　　）
A．上述反应中金属共失去电子0.1 mol
B．合金中，铜的质量为2.8 g
C．原硝酸的浓度：c（HNO3）=4.5 mol•L-1
D．要使溶液中的金属离子完全沉淀，需加5 mol•L-1的NaOH溶液60 mL
3．按要求完成下列问题：
（1）在1.01×105 Pa时，4g氢气在O2中完全燃烧生成液态水，放出572kJ的热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（l）△H=-286kJ•mol-1．
（2）在1.01×105 Pa时，16g S在足量的氧气中充分燃烧生成二氧化硫，放出148.5kJ的热量，则表示S燃烧热的热化学方程式为S（s）+O2（g）═SO2（g）△H=-297kJ•mol-1．
（3）甲硅烷（SiH4）是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和水．已知室温下1g甲硅烷自燃放出44.6kJ热量，其热化学方程式为SiH4（g）+O2（g）═SiO2（s）+H2O（l）△H=-1427.2kJ•mol-1．
20．称取铁粉和氧化铜的混合物6.40g，进行如下实验：

根据实验所得数据，下列说法不正确的是（　　）
A．原混合物中铜元素的质量一定为0.64g
B．生成气体体积为2.016L
C．实验中反应的硫酸的物质的量为0.1mol
D．原混合物中铁的质量分数为87.5%
1．写出下面两组物质反应的离子方程式
（1）硫酸钠溶液与氯化钡溶液Ba2++SO42-=BaSO4↓ （2）稀盐酸与碳酸钠溶液2H++CO32-=H2O+CO2↑．

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