Question

NO₂ 压缩成 N₂O₄ 可作火箭燃料中的氧化剂，也可 制备硝化试剂 N₂O₅ 等。

(1)火箭燃料燃烧反应如下：2N₂H₄(l)＋N₂O₄(l)＝3N₂(g)＋4H₂O(l)，若 1.00 g N₂H₄(l)与足量 N₂O₄(l)完全反应生成 N₂(g)和 H₂O(l)，放出 19.14 kJ 的热量。则该反应的△H＝___________kJ/mol。

(2)在 2 L 密闭容器内，投入一定量 NO₂，发生下列反应： 2NO₂(g) 2NO(g)+O₂(g)。在三种不同的条件下进行实验，NO₂ 的浓度随时间的变化如图所示。请回答下列问题：

①不能说明该反应已达到平衡状态的是___________________(填字母)。

a．v 正(NO₂)=2v 逆(O₂)

b．c(NO₂)= c(NO)

c．气体总压不变

d．NO 的体积分数保持不变

②下列说法正确的是___________________(填字母)。

a．三个实验开始投入的 NO₂ 的物质的量均为 1.0 mol

b．实验Ⅱ和实验Ⅰ相比，可能隐含的条件是：实验Ⅱ使用了效率更高的催化剂

c．该反应是放热反应

d．实验Ⅰ条件下反应的平衡常数大于实验Ⅲ条件下反应的平衡常数

e．800℃时，该反应的平衡常数为 0.25

f．该反应的△S＞0，故该反应一定是自发反应

③实验Ⅱ从反应开始到刚达到平衡时，v(O₂)=_________ mol/(L·min)

若再向该 2 L 密闭容器中通入 1 mol NO₂、1 mol NO、0.5 mol O₂，则平衡将 移动(填“向右”、“向左”或“不”)。

(3)利用 NO₂ 或 N₂O₄ 可制备 N₂O₅，原理如上图所示。N₂O₅ 在电解池的 ________(填“阴极”或“阳极”)区生成，其电极反应式为___________________。

Answer

(1)-1224.96；

(2)①b；②be；③0.0125mol/(L．min)；向左；

(3)阳极；N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+．

【解析】

试题分析：(1)1.00g N2H4完全反应放出19.14kJ的热量，则2molN2H4反应放出的热量为19.14kJ×=1224.96kJ，故该反应的△H=-1224.96kJ/mol，故答案为：-1224.96；

(2)①a．由于v逆(NO2)=2v逆(O2)，而v正(NO2)=2v逆(O2)，则v逆(NO2)=v正(NO2)，反应处于平衡状态，故a不选；b．平衡时c(NO2)、c(NO)浓度与二氧化氮的转化率有关，平衡时浓度不一定相等，故b选；c．随反应进行，压强增大，气体总压不变说明到达平衡，故c不选；d．生成物NO的体积分数不变，说明反应到达平衡，故d不选，故选：b；

②a．三个实验开始NO2的物质的量浓度均为1mol/L，开始投入的NO2的物质的量均为1mol/L×2L=2.0mol，故a错误；b．实验Ⅱ和实验Ⅰ相比，反应速率加快，平衡时二氧化氮的浓度相等，不影响平衡移动，不能是升高温度或增大压强，实验Ⅱ可能使用了效率更高的催化剂，故b正确；c．升高温度，平衡时二氧化氮的浓度减小，说明升高温度平衡向正反应移动，而升高温度平衡向吸热反应移动，故正反应为吸热反应，故c错误；d．升高温度平衡向正反应移动，平衡常数增大，实验Ⅰ条件下反应的平衡常数小于实验Ⅲ条件下反应的平衡常数，故d错误；e．800℃时，平衡时二氧化氮的浓度为0.5mol/L，则：

2NO2(g)⇌2NO(g)+O2(g)

起始量(mol/L)：1 0 0

变化量(mol/L)：0.5 0.5 0.25

平衡量(mol/L)：0.5 0.5 0.25

800℃时平衡常数K===0.25，故e正确；f．升高温度平衡向正反应移动，正反应为吸热反应，△H＞0，正反应为熵增的反应，而△G=△H-T△S＜0反应自发进行，应在高温下具有自发性，故f错误，故选：be；

③v(NO2)==0.025mol/(L．min)，速率之比等于化学计量数之比，v(O2)=v(NO2)=0.0125mol/(L．min)；浓度商Qc==0.5＞K=0.25，反应向逆反应进行，故答案为：0.0125mol/(L．min)；向左；

(3)利用NO2或N2O4可制备N2O5，N元素发生氧化反应，则N2O5在电解池的阳极区生成，由图可知，阳极上是 N2O4失去电子，在HNO3条件下生成N2O5，根据电荷守恒可知有H+生成，电极反应式为：N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+，故答案为：阳极；N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+．

考点：考查了化学平衡计算、平衡状态判断、平衡常数计算与应用、反应热计算、电解原理的相关知识。