Question

12．氮可以形成多种化合物，如NO、MH₃、N₂H₄、NO₂、N₂O₅等．
（1）己知：N₂（g）+2H₂（g）=N₂H₄（l）△H=+50.6kJ•mol^-12H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1则N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-622.2 kJ•mol^-1
（2）NO和CO气体均为汽车尾气的成分，这两种气体在催化转换器中发生如下反应：
2NO（g）+2CO（g）2CO₂（g）+N₂（g）△H=-akJ•mol^-1（a＞0），在一定温度下，将2.0molNO、2.4molCO气体通入到固定容积为2L的密闭容器中，反应过程中部分物质的浓度变化
如图1所示：
①0〜15minN₂的平均速率v（N₂）=0.0133mol/（L•min）．
②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件可能是d（选填序号）．
a．缩小容器体积b．增加CO的量   c．升高温度d．扩大容器体积
③若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，化学平衡将向左移动（选填“向左”、“向右”或“不”）．
（3）以NO₂、O₂、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图2所示，在使用过程中石墨I为电池的负极（正，负），电极I处产生的氧化物Y参与循环，有一部分在电极II处被利用，其利用率为50%．

Answer 1

分析 （1）已知①N₂（g）+2H₂（g）=N₂H₄（l）△H=+50.6kJ•mol^-1，
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1，
由盖斯定律可知，②-①得N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H；
（2）①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（N₂）；
②a．缩小容器体积，压强增大，平衡向正反应方向移动，移动结果不能消除CO浓度增大；
b．增加CO的量，CO的浓度增大；
c．升高温度，平衡向逆反应方向移动；
d．扩大容器体积，压强减小，平衡向逆反应方向移动，平衡时CO浓度减小；
③计算Qc与K的大小关系判断反应的移动方向；
（3）根据通入气体判断两极，写出正负极电极反应式，根据得失电子相等计算利用率．

解答 解：（1）已知①N₂（g）+2H₂（g）=N₂H₄（l）△H=+50.6kJ•mol^-1，
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1，
由盖斯定律可知，②-①得N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=（-571.6kJ•mol^-1）-（+50.6kJ•mol^-1）=-622.2kJ•mol^-1，
故答案为：-622.2；
（2）①由图可知，15min N₂的浓度变化量为0.2mol/L，则v（N₂）=$\frac{0.2mol/L}{15min}$≈0.0133mol/（L•min），
故答案为：0.0133mol/（L•min）；
②a．缩小容器体积，压强增大，平衡向正反应方向移动，移动结果不能消除CO浓度增大，平衡时CO浓度增大，故a错误；
b．增加CO的量，CO的浓度增大，故b错误；
c．升高温度，平衡向逆反应方向移动，CO浓度增大，故c错误；
d．扩大容器体积，压强减小，平衡向逆反应方向移动，但平衡时CO浓度减小，故d正确；
故答案为：d；
③将2.0mol NO、2.4mol气体CO通入到固定容积为2L的容器中，则
                                 2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
起始浓度（mol•L^-1）      1.2             1            0             0
转化浓度（mol•L^-1）      0.4           0.4          0.2          0.4
平衡浓度（mol•L^-1）      0.8           0.6           0.2         0.4
化学平衡常数K=$\frac{0.2×0．{4}^{2}}{0．{8}^{2}×0．{6}^{2}}$=0.14，
20min时再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，此时各成分的浓度变为
                                   2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
瞬时浓度（mol•L^-1）      0.8           0.6             0.4          0.4
Qc=$\frac{0.4×0．{4}^{2}}{0．{8}^{2}×0．{6}^{2}}$=0.556＞0.14，所以平衡将向左移动，
故答案为：向左：
（3）据题意，通O₂一极为正极，电极反应式为O₂+2N₂O₅+4e^-=4NO₃^-；通NO₂一极为负极，电极反应为NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅，假设负极生成4molN₂O₅，根据得失电子守恒，则正极消耗2molN₂O₅，因此N₂O₅的利用率为$\frac{2mol}{4mol}$×100%=50%，
故答案为：负；50%．

点评 本题考查反应热计算、化学反应速率与平衡、化学平衡常数的计算、原电池原理等，综合性较强，为高频考点，侧重分析及计算能力的考查，把握原电池原理、电极反应为解答的关键，题目难度中等．