Question

Ⅰ、火箭升空需要高能的燃料，通常用肼(N2H4)作为燃料，N2O4做氧化剂。

（1）已知：N₂(g)+2O₂(g)=2NO₂(g)   △H＝+67.7kJ·mol^-1

N₂H₄(g)+O₂(g)=N₂(g)+2H₂O(g)   △H＝-534.0kJ·mol^-1

2NO₂(g)N₂O₄(g)   △H＝-52.7kJ·mol^-1

试写出气态肼在四氧化二氮气体中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：______________________。

（2）工业上可用次氯酸钠与过量的氨反应制备肼，该反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为__________________。

（3）工业上常用氨水调节溶液pH除去金属离子，常温下Cr(OH)₃的溶度积K_sp=10^-32，要使Cr³⁺浓度降至10^-5mol/L,溶液pH应调至____________________

II、在130℃和180℃时，分别将0.50molCH₄和a mol NO₂充入1L的密闭容器中发生反应：CH₄(g)+2NO₂(g) N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)    △H＜0，测得有关数据如下表：

实验编号	温度		0min	10min	20min	40min	50min
1	130℃	n(CH4)/mol	0.50	0.35	0.25	0.10	0.10
2	180℃	n(CH4)/mol	0.50	0.30	0.18		0.15

（4）180℃时达到平衡状态时，CH₄的平衡转化率为___________________。   

（5）己知130℃时该反应的化学平衡常数为6.4，试计算a=__________。

（6）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理见图。在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y (Y为氮元素最高价化化物)，该电极反应为_________________。

Answer

2N2H4(g)+N2O4=3N2+4H2O △H=-1083.0kJ·mol-1 1∶2 5 70% 1.2 NO2+NO3--e- =N2O5

【解析】试题分析： (1)根据盖斯定律计算气态肼在四氧化二氮气体中燃烧生成氮气和气态水的焓变。

（2）次氯酸钠与过量的氨反应制备肼，氨气中氮元素化合价升高，次氯酸钠生成氯化钠，氯元素化合价降低，根据化合价升降相同计算氧化剂和还原剂的物质的量之比

。（3）工业上常用氨水调节溶液pH除去金属离子，根据常温下Cr(OH)3的溶度积Ksp=10-32， 10-32计算PH；II、130℃时，40min反应达到平衡；180℃时反应更快，40min反应一定达到平衡，平衡时甲烷的物质的量为0.1 mol；通入氧气的一极是正极，通入NO2的一极是负极，电极方程式分别为NO2+NO3--e-═N2O5、O2+2N2O5+4e-═4NO3-；

解析：（1）① N2(g) + 2O2(g) =2NO2(g) △H＝+67.7 kJ·mol-1

② N2H4(g) + O2(g) =N2(g) + 2H2O(g) △H＝-534.0 kJ·mol-1

③2NO2(g)N2O4(g) △H＝-52.7 kJ·mol-1

根据盖斯定律②×2－③－①得气态肼在四氧化二氮气体中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式_2N2H4(g)+N2O4=3N2+4H2O △H= - 1083.0kJ·mol-1 ；（2）次氯酸钠与过量的氨反应制备肼，方程式为NaClO+2NH3===N2H4+NaCl+H2O，NaClO是氧化剂、NH3是还原剂，，该反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:2；（3） 10-32， ， ， 所以PH调整到5；II、（4）根据以上分析，180℃时达到平衡状态时，CH4的平衡转化率为 ；（5）

，a=1.2

（6）根据图示，石墨I电极为负极，NO2失电子生成氧化物N2O5，电极反应为NO2+NO3--e-═N2O5；

点睛：NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，通入氧气的一极是正极，通入NO2的一极是负极，负极发生氧化反应，电极方程式为NO2+NO3--e-═N2O5
正极发生还原反应，电极方程式为O2+2N2O5+4e-═4NO3-；根据电子守恒放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为4：1。