题目内容
科研及生产中常涉及氮及其化合物．
（1）硝酸工业的重要反应之一是2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）．800℃时在2L密闭容器中加入0.020mol NO和0.010mol O2，n（NO）随时间的变化如表：
①800℃时该反应的平衡常数K= ．已知反应的平衡常数K（700℃）＞K（800℃），则该反应是 热反应．
②0～2s内该反应的平均速率v（O2）= ．下列能说明该反应已经达到平衡状态的是 ．
a．v（NO2）=2v（O2） b．容器内压强保持不变 c．v逆（NO）=2v正（O2） d．容器内的密度保持不变
③为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是 ．
a．及时分离出NO2气体 b．适当升高温度 c．增大O2的浓度 d．选择高效的催化剂
（2）肼（N2H4）可用做发射卫星的火箭燃料．已知：
①N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+67.7kJ?mol-1
②N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H=-543kJ?mol-1
写出气态肼和NO2生成氮气和水蒸气的热化学方程式 ．
（3）肼-空气燃料电池的电解质溶液是20%～30%的KOH溶液，反应方程式是：
N2H4+O2=N2+2H2O，该燃料电池的负极电极反应式是 ．
（1）硝酸工业的重要反应之一是2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）．800℃时在2L密闭容器中加入0.020mol NO和0.010mol O2，n（NO）随时间的变化如表：
| 时间（s） | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| n（NO）（mol） | 0.020 | 0.010 | 0.006 | 0.004 | 0.004 | 0.004 |
②0～2s内该反应的平均速率v（O2）=
a．v（NO2）=2v（O2） b．容器内压强保持不变 c．v逆（NO）=2v正（O2） d．容器内的密度保持不变
③为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是
a．及时分离出NO2气体 b．适当升高温度 c．增大O2的浓度 d．选择高效的催化剂
（2）肼（N2H4）可用做发射卫星的火箭燃料．已知：
①N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+67.7kJ?mol-1
②N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H=-543kJ?mol-1
写出气态肼和NO2生成氮气和水蒸气的热化学方程式
（3）肼-空气燃料电池的电解质溶液是20%～30%的KOH溶液，反应方程式是：
N2H4+O2=N2+2H2O，该燃料电池的负极电极反应式是
考点：化学平衡状态的判断,用盖斯定律进行有关反应热的计算,常见化学电源的种类及其工作原理,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素
专题：基本概念与基本理论
分析：（1）①依据化学平衡三段式解释计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到，温度越高平衡常数越小，说明平衡逆向进行，正反应是放热反应；
②依据图表数据计算一氧化氮的反应速率，结合反应速率之比等于化学方程式系数之比计算氧气反应速率；反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同，个组成含量不变，分析“变量不变”来判断选项；
③反应是气体体积减小的放热反应，依据化学平衡移动原理分析判断；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式：
（3）燃料电池中燃料在负极失电子发生氧化反应，依据电解质溶液中的离子减小电荷配平书写电极反应．
②依据图表数据计算一氧化氮的反应速率，结合反应速率之比等于化学方程式系数之比计算氧气反应速率；反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同，个组成含量不变，分析“变量不变”来判断选项；
③反应是气体体积减小的放热反应，依据化学平衡移动原理分析判断；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式：
（3）燃料电池中燃料在负极失电子发生氧化反应，依据电解质溶液中的离子减小电荷配平书写电极反应．
解答：
解：（1）①800℃时在2L密闭容器中加入0.020mol NO和0.010mol O2，
2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）
起始量（mol/L） 0.01 0.005 0
变化量（mol/L） 0.008 0.004 0.008
平衡量（mol/L） 0.002 0.001 0.008
K=
=16000L?mol-1；
反应的平衡常数K（700℃）＞K（800℃），温度升高平衡常数减小，平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正反应是放热反应，
故答案为：16000L?mol-1；放；
②0～2s内该反应的平均速率v（O2）=
V（NO）=
×
=1.75×10-3mol?L-1?s-1；
下列能说明该反应已经达到平衡状态的判断依据，反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同，个组成含量不变，分析“变量不变”来判断选项；
a．速率之比等于化学方程式系数之比，v（NO2）=2v（O2）表示的是正反应速率之比，不能说明反应达到平衡，故a错误；
b．反应前后是气体体积变化的反应，容器内压强保持不变，说明反应达到平衡状态，故b正确；
c．速率之比等于化学方程式系数之比，v（NO2）=2v（O2）表示的是正反应速率之比，v逆（NO）=2v正（O2），说明一氧化氮的正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故c正确；
d．反应前后气体质量不变，容器体积不变，密度始终不变，容器内的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态，故d错误；
故答案为：1.75×10-3mol?L-1?s-1；bc；
③为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的；
a．及时分离出NO2气体，平衡正向进行，但反应速率减小，故a不符合；
b．反应是放热反应，适当升高温度，速率增大，但平衡逆向进行，故b不符合；
c．增大O2的浓度平衡正向进行，反应速率增大，故c符合；
d．选择高效的催化剂只能改变反应速率不能改变平衡，故d不符合；
故答案为：c；
（2）①N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+67.7kJ?mol-1
②N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H=-543kJ?mol-1
由盖斯定律计算②×2-①得到气态肼和NO2生成氮气和水蒸气的热化学方程式：2N2H4（g）+2NO2（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-1153.7kJ?mol-1，
故答案为：2N2H4（g）+2NO2（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-1153.7kJ?mol-1；
（3）N2H4+O2=N2+2H2O，强碱溶液中发生的原电池反应中，燃料在负极失电子发生氧化反应，该燃料电池的负极电极反应式是N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O，
故答案为：N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O．
2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）
起始量（mol/L） 0.01 0.005 0
变化量（mol/L） 0.008 0.004 0.008
平衡量（mol/L） 0.002 0.001 0.008
K=
| 0.0082 |
| 0.0022×0.001 |
反应的平衡常数K（700℃）＞K（800℃），温度升高平衡常数减小，平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正反应是放热反应，
故答案为：16000L?mol-1；放；
②0～2s内该反应的平均速率v（O2）=
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 0.01mol/L-0.003mol/L |
| 2s |
下列能说明该反应已经达到平衡状态的判断依据，反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同，个组成含量不变，分析“变量不变”来判断选项；
a．速率之比等于化学方程式系数之比，v（NO2）=2v（O2）表示的是正反应速率之比，不能说明反应达到平衡，故a错误；
b．反应前后是气体体积变化的反应，容器内压强保持不变，说明反应达到平衡状态，故b正确；
c．速率之比等于化学方程式系数之比，v（NO2）=2v（O2）表示的是正反应速率之比，v逆（NO）=2v正（O2），说明一氧化氮的正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故c正确；
d．反应前后气体质量不变，容器体积不变，密度始终不变，容器内的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态，故d错误；
故答案为：1.75×10-3mol?L-1?s-1；bc；
③为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的；
a．及时分离出NO2气体，平衡正向进行，但反应速率减小，故a不符合；
b．反应是放热反应，适当升高温度，速率增大，但平衡逆向进行，故b不符合；
c．增大O2的浓度平衡正向进行，反应速率增大，故c符合；
d．选择高效的催化剂只能改变反应速率不能改变平衡，故d不符合；
故答案为：c；
（2）①N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+67.7kJ?mol-1
②N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H=-543kJ?mol-1
由盖斯定律计算②×2-①得到气态肼和NO2生成氮气和水蒸气的热化学方程式：2N2H4（g）+2NO2（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-1153.7kJ?mol-1，
故答案为：2N2H4（g）+2NO2（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-1153.7kJ?mol-1；
（3）N2H4+O2=N2+2H2O，强碱溶液中发生的原电池反应中，燃料在负极失电子发生氧化反应，该燃料电池的负极电极反应式是N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O，
故答案为：N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O．
点评：本题考查了化学平衡常数计算，平衡影响因素分析判断，平衡标志的理解应用，反应速率平衡常数计算、原电池原理的分析应用、盖斯定律计算是解题关键，题目难度中等．
练习册系列答案
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