Question

汽車安全氣囊在初次發生猛烈碰撞后的幾十毫秒內迅速打開，可有效緩沖駕駛員和前排乘客所遭受的沖擊力度，保護其頭部不受傷害．汽車安全氣囊中含有MY_n和紅棕色金屬氧化物、SiO₂等物質．M、Y為短周期元素，其最外層電子數之和等于氧原子的最外層電子數，且可發生如圖的轉化關系．

（1）在2L密閉容器中投入2mol Y₂和3.5mol H₂發生反應Ⅱ，測得YH₃的物質的量在溫度T₁、T₂下隨時間的變化如表所示：

n（YH3）（mol） 溫度	3min	4min	5min	6min
T1	0.8	1.0	1.2	1.2
T2	0.7	0.8	1.0	1.0

①已知該反應△H＜0，則T₁

 

T₂ （填“＞”、“＜”或“=”）；
②在溫度T₂下，達到平衡時YH₃的平均速率v（YH₃）=

 

；平衡常數為

 

（保留兩位有效數字）．
③T₂溫度下達到平衡后，將容器的容積壓縮到原來的

1

2

．在其他條件不變的情況下，對平衡體系產生的影響是

 

．（填字母）．
A．c（H₂）減少
B．正反應速率加快，逆反應速率減慢
C．YH₃的物質的量增加
D．重新平衡時

c(H2)

c(YH3)

減小
（2）Y₂H₄是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料．
①已知：N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）；△H=+67.7kJ?mol^-1
2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7kJ?mol^-1
計算反應：N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=

 

 kJ?mol^-1
②水的電離方程式也可寫為：H₂O+H₂O?H₃O⁺+OH^-，若液態Y₂H₄能夠按照類似方式電離，請寫出電離方程式：

 

．
③傳統制備Y₂H₄的方法，是以MClO氧化YH₃制得．反應Ⅲ的離子方程式是

 

．
（3）Y₂H₄-空氣燃料電池是一種高能電池，用20%-30%的KOH充當電解質溶液，則電池放電時的負極的電極反應式是

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學電源新型電池,化學平衡建立的過程

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據YH₃可知Y最外層5個電子，再根據“M、Y為短周期元素，其最外層電子數之和等于氧原子的最外層電子數”可知M最外層1個電子，然后根據題中轉化關系推斷出各物質名稱；根據溫度對該反應的影響判斷溫度關系；根據各組分濃度變化計算出反應速率及平衡常數；依據平衡影響因素分析平衡移動的方向；
（2）①依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；
②依據水的電離分析類推得到；
③次氯酸根離子具有氧化性氧化氨氣生成N₂H₄；
（3）肼（N₂H₄）一空氣燃料電池中，負極反應為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正極反應為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；

解答： 解：（1）M、Y為短周期元素，其最外層電子數之和等于氧原子的最外層電子數，說明最外層電子數之和為6；由Y的氫化物為YH₃可知，Y最外層5個電子，則M最外層1個電子，再根據圖示轉化關系分析，M為金屬鈉，Y為N，
①該反應△H＜0，溫度升高，氨氣的含量會減小，由表中數據可知，T₁＜T₂；
故答案為：＜；
②若經過5min反應達到平衡，則平均速率v（NH₃）=

1mol 2L

5min

=0.1mol/（L?min）；根據反應方程式：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃，該溫度下，達到平衡狀態時各組分的濃度為：c（NH₃）=0.5mol/L，c（H₂）=

3.5mol-1.5mol

2L

=1mol/L，c（N₂）=

2mol-0.5mol

2L

=0.75mol/L，平衡常數為：K=

0．52

0.75×13

=0.33，
故答案為：0.05mol/（L?min）；0.33；  
③T₂溫度下達到平衡后，將容器的容積壓縮到原來的

1

2

．在其他條件不變的情況下，對平衡體系產生的影響；
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃，反應是氣體體積減小的放熱反應，依據化學平衡移動原理分析
A．體積縮小物質濃度增大，c（H₂）增大，故A錯誤；
B．容積壓縮，壓強增大，正反應速率加快，逆反應速率加快，故B錯誤；
C．將容器的容積壓縮到原來的

1

2

，壓強增大，平衡正向進行，YH₃的物質的量增加，故C正確；
D．將容器的容積壓縮到原來的

1

2

，壓強增大，平衡正向進行，重新平衡時

c(H2)

c(YH3)

減小，故D正確；
故答案為：C D；
（2）①已知：①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）；△H=+67.7kJ?mol^-1
②2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7kJ?mol^-1
依據蓋斯定律計算①+②得到反應的熱化學方程式：N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=△H=-534 kJ?mol^-1；
故答案為：-534 kJ?mol^-1；
②水的電離方程式也可寫為：H₂O+H₂O?H₃O⁺+OH^-，若液態Y₂H₄能夠按照類似方式電離，寫出電離方程式為：N₂H₄+N₂H₄?N₂H₅⁺+N₂H₃^-；
故答案為：N₂H₄+N₂H₄?N₂H₅⁺+N₂H₃^-；
③傳統制備Y₂H₄的方法，是以MClO氧化YH₃制得，次氯酸根離子具有氧化性氧化氨氣生成N₂H₄，反應的離子方程式為：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O；
故答案為：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl-+H₂O；
（3）肼（N₂H₄）一空氣燃料電池中，肼在負極發生氧化反應，氧氣在正極發生還原反應，負極反應為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；

點評：本題考查了化學平衡影響因素、化學反應速率和平衡常數計算分析判斷，熱化學方程式書寫，原電池原理和電極反應書寫，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．