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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0.020molNO和0.010molO2,n(NO)随时间的变化如表:时间(s)
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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)=______.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______.
▼优质解答
答案和解析
(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.
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