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17.NO2壓縮成N2O4可作火箭燃料中的氧化劑,也可制備硝化試劑N2O5等.
(1)火箭燃料燃燒反應如下:
2N2H4(l)+N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(l)△H,若1.00g N2H4(l)與足量N2O4(l)完全反應生成N2(g)和H2O(l),放出19.10kJ的熱量.則反應△H=-1222.4kJ•mol-1
(2)在2L密閉容器內,投入一定量NO2,發生下列反應:2NO2(g)?2NO(g)+O2(g).
在三種不同的條件下進行實驗,NO2的濃度隨時間的變化如圖1所示.

請回答下列問題:
①不能說明該反應已達到平衡狀態的是a(填字母).
a.2v(NO2)=v(O2)  b.NO2濃度不變    c.氣體總壓不變 d.NO的體積分數保持不變
②下列說法正確的是ad(填字母).
a.800℃時,該反應的平衡常數為0.25 
b.實驗Ⅱ和實驗Ⅰ相比,可能隱含的條件是:實驗Ⅰ使 用了效率更高的催化劑
c.該反應是放熱反應
d.實驗Ⅰ條件下反應的平衡常數等于實驗Ⅱ條件下反應 的平衡常數
e.該反應的△S>0,故該反應一定是自發反應
③實驗Ⅱ從反應開始到剛達到平衡時,v(NO)=0.0125mol•L-1•min-1;若再向該2L密閉容器中通 入1mol NO2、1mol NO、0.5mol O2,則NO2的轉化率將減小(填“增大”、“減小”或“不變”)
(3)利用NO2或N2O4可制備N2O5,原理如圖2所示.N2O5在電解池的陽極區生成,其電極反應為N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+

分析 (1)計算2molN2H4反應放出的熱量,可得該反應的△H,反應放熱,焓變符號為“-”,單位為kJ/mol;
(2)①a.不同物質表示的正逆速率之比等于化學計量數之比,反應到達平衡;
b.平衡時c(NO2)濃度不變是平衡標志;
c.隨反應進行,壓強增大,氣體總壓不變說明到達平衡;
d.平衡時各組分的含量不變;
②a.計算平衡時各組分的濃度,代入平衡常數表達式K=$\frac{{c}^{2}(NO)c({O}_{2})}{{c}^{2}(N{O}_{2})}$計算;
b.實驗Ⅱ和實驗Ⅰ相比,反應速率加快,平衡時二氧化氮的濃度相等,不影響平衡移動;
c.升高溫度,平衡時二氧化氮的濃度減小,說明升高溫度平衡向正反應移動;
d.平衡常數隨溫度變化;
e.升高溫度平衡向正反應移動,正反應為吸熱反應,當△G=△H-T△S<0,反應自發進行;
③根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v(NO2),利用速率之比等于化學計量數之比計算v(O2);
計算濃度商Qc,與平衡常數比較判斷反應方向,若Qc=K,處于平衡狀態,Qc<K,向正反應進行,Qc>K,向逆反應進行;
(3)利用NO2或N2O4可制備N2O5,N元素發生氧化反應,則N2O5在電解池的陽極區生成,由圖可知,陽極上是 N2O4失去電子,在HNO3條件下生成N2O5,根據電荷守恒可知有H+生成.

解答 解:(1)1.00g N2H4完全反應放出19.14kJ的熱量,則2molN2H4反應放出的熱量為19.10kJ×$\frac{2mol×32g/mol}{1g}$=1222.4kJ,故該反應的△H=-1222.4kJ/mol,
故答案為:-1222.4;
(2)①a.v(NO2)=2v(O2),則v(NO2)=v(NO2),反應處于平衡狀態,2v(NO2)=v(O2),不能說明反應達到平衡狀態,故a選;
b.平衡時c(NO2濃度不變,反應達到平衡狀態,故b不選;
c.隨反應進行,壓強增大,氣體總壓不變說明到達平衡,故c不選;
d.生成物NO的體積分數不變,說明反應到達平衡,故d不選,
故選:a;
②a.800℃時,平衡時二氧化氮的濃度為0.5mol/L,則:
2NO2(g)?2NO(g)+O2(g)
起始量(mol/L):1 0 0
變化量(mol/L):0.5 0.5 0.25
平衡量(mol/L):0.5 0.5 0.25
800℃時平衡常數K=$\frac{{c}^{2}(NO)c({O}_{2})}{{c}^{2}(N{O}_{2})}$=$\frac{0.{5}^{2}×0.25}{0.{5}^{2}}$=0.25,故a正確;
b.實驗Ⅱ和實驗Ⅰ相比,反應速率加快,平衡時二氧化氮的濃度相等,不影響平衡移動,不能是升高溫度或增大壓強,實驗Ⅱ可能使用了效率更高的催化劑,故b錯誤;
c.升高溫度,平衡時二氧化氮的濃度減小,說明升高溫度平衡向正反應移動,而升高溫度平衡向吸熱反應移動,故正反應為吸熱反應,故c錯誤;
d.平衡常數隨溫度變化,實驗Ⅰ和實驗Ⅱ溫度相同,實驗Ⅰ條件下反應的平衡常數等于實驗Ⅱ條件下反應的平衡常數,故d正確;
e.升高溫度平衡向正反應移動,正反應為吸熱反應,△H>0,正反應為熵減的反應,△S<0,而△G=△H-T△S>0反應不能自發進行,故f錯誤,
故選:ad;
③v(NO2)=$\frac{1mol/L-0.5mol/L}{20min}$=0.025mol/(L.min),速率之比等于化學計量數之比,v(NO)=v(NO2)=0.025mol/(L.min),
若再向該2L密閉容器中通 入1mol NO2、1mol NO、0.5mol O2,濃度商Qc═0.5>K=0.25,反應向逆反應進行,NO2轉化率減小,
故答案為:0.0125mol/(L.min);減小;
(3)利用NO2或N2O4可制備N2O5,N元素發生氧化反應,則N2O5在電解池的陽極區生成,由圖可知,陽極上是 N2O4失去電子,在HNO3條件下生成N2O5,根據電荷守恒可知有H+生成,電極反應式為:N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+
故答案為:陽極;N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+

點評 本題考查化學平衡計算、平衡狀態判斷、平衡常數計算與應用、反應熱計算、電解原理等,是對學生綜合能力的考查,難度中等.

練習冊系列答案
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7.某同學欲用用18mol/L 濃硫酸配制100ml 3.0mol/L 稀硫酸的實驗步驟如下:
①計算所用濃硫酸的體積   ②量取一定體積的濃硫酸  ③溶解   ④轉移   ⑤洗滌  ⑥定容   ⑦搖勻
回答下列問題
(1)所需濃硫酸的體積是16.7mL,量取濃硫酸所用的量筒的規格是B
(從下列中選用  A.10ml   B.25ml   C.50ml   D.100ml)
(2)下列情況對所配制的稀硫酸濃度有何影響?(用偏大、偏小、無影響填寫)
A.定容時俯視溶液的凹液面偏大
B.容量瓶用蒸餾水洗滌后殘留有少量的水無影響
C.用量筒量取計算所需的濃硫酸時,俯視觀察刻度線偏小.

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12.除去括號中雜質,寫出所加試劑與反應的離子方程式.
 ①Na2SO4溶液(Na2CO3):所加試劑H2SO4(填化學式,下同),離子方程式2H++CO32-=CO2↑+H2O.
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 ③FeSO4溶液(CuSO4):所加試劑Fe,離子方程式Fe+Cu2+=Fe2++Cu.

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2.利用下圖裝置測定中和熱的實驗步驟如下:
①用量筒量取50mL 0.25mol/L硫酸倒入小燒杯中,測出硫酸溫度;
②用另一量筒量取50mL 0.55mol/L NaOH溶液,并用另一溫度計測出其溫度;
③將NaOH溶液倒入小燒杯中,設法使之混合均勻,測出混合液最高溫度.回答下列問題:
(1)寫出稀硫酸和稀氫氧化鈉溶液反應表示中和熱的熱化學方程式(中和熱數值為57.3kJ/mol):NaOH(aq)+$\frac{1}{2}$H2SO4(aq)=$\frac{1}{2}$Na2SO4(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ/mol.
(2)倒入NaOH溶液的正確操作是:C. (從下列選項中選出).
A.沿玻璃棒緩慢倒入 B.分三次少量倒入C.一次迅速倒入
(3)實驗數據如下表:①請填寫下表中的空白:
溫度
實驗次數
起始溫度t1終止溫度t2/℃溫度差平均值
(t2-t1)/℃
H2SO4NaOH平均值
126.226.026.129.5 
227.027.427.232.3
325.925.925.929.2
426.426.226.329.8
②近似認為0.55mol/L NaOH溶液和0.25mol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm3,中和后生成溶液的比熱容c=4.18J/(g•℃).則中和熱△H=-56.8kJ/mol ( 取小數點后一位).
③上述實驗數值結果與57.3kJ/mol有偏差,產生偏差的原因可能是(填字母)abc.a.實驗裝置保溫、隔熱效果差b.用溫度計測定NaOH溶液起始溫度后直接測定H2SO4溶液的溫度c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中.

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9.某金屬氧化物的化學式為M2O,電子總數為30,已知氧原子核內有10個中子,M2O的相對分子質量為64,則M原子核內中子數為(  )
A.12B.11C.10D.9

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6.下列兩種方案制備氫氧化鋁:
方案一:2.7g Al $\stackrel{100mL稀鹽酸}{→}$X溶液 $\stackrel{NaOH溶液}{→}$Al(OH)3沉淀
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已知所用的稀鹽酸與NaOH溶液均為3mol/L.圖是向X溶液與Y溶液中分別加入NaOH溶液或稀鹽酸時產生沉淀的質量與加入溶液體積之間的關系.相關說法正確的是(  )
A.a曲線表示的是向Y溶液中加入NaOH溶液
B.方案二比方案一生成更多的氣體
C.在M點時,兩種方案中所得溶液的溶質質量分數相同
D.M點以后,a、b兩條曲線將重合為一條

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7.下列關于電解質溶液的說法正確的是(  )
A.pH=3的NH4Cl溶液與pH=3的鹽酸中,水電離的c(H+)相等
B.25℃時將0.1 mol•L-1的HF加水不斷稀釋,$\frac{c({H}^{+})•c({F}^{-})}{c(HF)}$減小
C.K2SO3溶液中加入少量的Ba(OH)2固體,溶液的pH增大,SO${\;}_{3}^{2-}$水解程度減小
D.因為AgBr比AgCl的KSP小,所以AgCl可以轉化為AgBr,但AgBr無法轉化為AgCl

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