Question

偏二甲肼（）、肼（ ）和四氧化二氧（ ）可作为运载火箭的推进剂。

（1）已知：   

   

   

和反应生成、和并放出大量热，写出该反应的热化学方程式（ 用含 、 、 的代数式表示）__________。该反应______（填“是”或“不是”）自发反应，判断的理由是_______。

（2）肼（ ）也可用于新型环保燃料电池中，燃料电池的工作原理示意图如图1所示，该燃料电池的负极反应式为_________________________________。

（3）将4molN₂O₄放入2 L，恒容密闭容器中发生反应N₂O₄(g) 2NO₂(g)，平衡体系中N₂O₄的体积分数（）随温度的变化如图2所示

①D点v（正）________v（逆）（填“>”“=”或“<”）。

②A、B、C点中平衡常数K的值最大的是________点。 时，N₂O₄的平衡转化率为________；若达平衡时间为5 s，则此时间内的平均反应速率为________。

③若其条件不变，在原平衡基础上，再加入一定量，达到新平衡时，与原平衡相比，NO₂的体积分数________（填“增大”“不变”或“减小”）。

Answer

C2H8N2(l)+2N2O4(l)=3N2(g)+2H2O(g)+2CO2(g) △H=△H 1-△H 2-△H3 是 正反应方向是熵增的放热反应，△H-T△S恒小于0 N2H4-4e- +2O2-=N2+2H2O ＜ C 25% 0.1mol•L-1•S-1 减小

【解析】

(1)已知：① ，② ，③ ，由盖斯定律可知①-②-③得C2H8N2(l)+2N2O4(l)=3N2(g)+2H2O(g)+2CO2(g)，据此计算△H，再结合△G=△H-T△S分析反应能否自发进行；

(2)燃料电池通O2的极为正极，则通N2H4的极为负极，发生氧化反应，产物为N2；

(3)①由图可知，D点未达到平衡状态，A点达到平衡状态，D→A时反应物N2O4的体积分数增大，即反应逆向进行；

②图2可知，随温度升高，平衡时N2O4的体积分数不断减小，说明温度升高平衡正向移动，平衡常数随温度的升高而增大；T2平衡时N2O4的体积分数为60%；

则：=60%，解得：x=1，由此计算N2O4的转化率和平均反应速率；

③若其条件不变，在原平衡基础上，再加入一定量，NO2的浓度增大，平衡逆向移动。

(1)已知：① ，② ，③ ，由盖斯定律可知①-②-③得C2H8N2(l)+2N2O4(l)=3N2(g)+2H2O(g)+2CO2(g)，则△H=△H 1-△H 2-△H3，因此反应正反应为放热反应，即△H＜0，且为熵增反应，即△S＞0，则△G=△H-T△S恒小于0，说明此反应是自发反应；

(2)燃料电池通O2的极为正极，则通N2H4的极为负极，发生氧化反应，产物为N2，且燃料电池工作时O2-向负极移动，则该燃料电池的负极反应式为N2H4-4e- +2O2-=N2+2H2O；

(3)①由图可知，D点未达到平衡状态，A点达到平衡状态，D→A时反应物N2O4的体积分数增大，反应逆向进行，即v正＜V逆；

②图2可知，随温度升高，平衡时N2O4的体积分数不断减小，说明温度升高平衡正向移动，平衡常数随温度的升高而增大，即A、B、C点中平衡常数K的值最大的是C点；T2平衡时N2O4的体积分数为60%；

则：=60%，解得：x=1，故N2O4的转化率为=25%；若达到平衡所需要的时间为5s，则此时间内的平均反应速率为=0.1mol•L-1•S-1；

③若其条件不变，在原平衡基础上，再加入一定量NO2，NO2的浓度增大，平衡逆向移动，达到新平衡时，与原平衡相比，NO2的体积分数将减小。