Question

（10分）肼（N₂H₄）又稱(chēng)聯(lián)氨，廣泛用于火箭推進(jìn)劑、有機(jī)合成及燃料電池，NO₂的二聚體N₂O₄則是火箭中常用氧化劑。試回答下列問(wèn)題
（1）肼燃料電池原理如圖所示，左邊電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)________。
（2）火箭常用N₂O₄作氧化劑，肼作燃料，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
試寫(xiě)出氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方________。
（3）聯(lián)氨的工業(yè)生產(chǎn)常用氨和次氯酸鈉為原料獲得，寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)  __。
（4）如圖所示，A是由易導(dǎo)熱材料制成的體積不變的密閉容器，B是一耐化學(xué)腐蝕且易于傳熱的體積可變的透明氣囊（體積改變過(guò)程中囊體彈力改變忽略不計(jì)）。關(guān)閉K₂，將各1 mol NO₂通過(guò)K₁、K₃分別充入A、B中，反應(yīng)起始時(shí)A、B的體積相同均為a L。

①B中可通過(guò)________________判斷可逆反應(yīng)2NO₂N₂O₄已經(jīng)達(dá)到平衡。
②若打開(kāi)K₂，平衡后B容器的體積縮至0.4a L，則打開(kāi)K₂之前，氣球B體積為_(kāi)_____L。
③若容器A中到達(dá)平衡所需時(shí)間t s，達(dá)到平衡后容器內(nèi)壓強(qiáng)為起始?jí)簭?qiáng)的0.8倍，則    平均化學(xué)反應(yīng)速率v(NO₂)等于____________________(用含a、t的代數(shù)式表示)。
④若平衡后在A容器中再充入0.5mol NO₂，則重新到達(dá)平衡后，平衡混合氣中NO₂的體積分?jǐn)?shù)_______________（填 “變大”“變小”或“不變”）。

Answer 1

（10分）（1）N₂H₄－4e^－＋4OH^－＝N₂＋4H₂O
（2）2N₂H₄(g)＋N₂O₄(g)＝3N₂(g)＋4H₂O(g) △H＝－947.6 kJ· mol^－1
(3) 2NH₃+CIO^-=N₂H₄+Cl^-+H₂O
（4）①氣囊B的體積不再減小或氣體顏色不再變化（其他合理答案給分）
②0.7L。③ mol·L^-1·s^-1④變小

（1）原電池中負(fù)極失去電子，正極得到電子。因此肼再負(fù)極通入，氧氣在正極通入。又因?yàn)殡娊赓|(zhì)是氫氧化鉀，所以左側(cè)即負(fù)極反應(yīng)式是N₂H₄－4e^－＋4OH^－＝N₂＋4H₂O。
（2）根據(jù)蓋斯定律可知，②×2－①－③即得到反應(yīng)式2N₂H₄(g)＋N₂O₄(g)＝3N₂(g)＋4H₂O(g)，所以該反應(yīng)的分液△H＝－534. 0kJ·mol^-1×2＋67.7kJ·mol^-1＋52.7kJ·mol^-1＝－947.6 kJ· mol^－1。
（3）根據(jù)反應(yīng)物和生成物可知，該反應(yīng)的離子方程式是2NH₃+CIO^-=N₂H₄+Cl^-+H₂O。
（4）①由于在反應(yīng)過(guò)程中氣體的體積是變化的，所以可以通過(guò)氣囊B的體積變化來(lái)判斷，又因?yàn)镹O₂是紅棕色的氣體，所以也可以通過(guò)氣體顏色的變化來(lái)判斷。即氣囊B的體積不再減小或氣體顏色不再變化時(shí)，即說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)。
②打開(kāi)K₂，則相當(dāng)于是在等溫等壓時(shí)的平衡，因此平衡時(shí)等效的。由于此時(shí)反應(yīng)物的物質(zhì)的量是B中的二倍，所以打開(kāi)K₂之前，氣球B體積為（aL＋0.4aL）÷2＝0.7aL。
③設(shè)消耗NO₂的物質(zhì)的量是x，則根據(jù)方程式2NO₂=N₂O₄可知，生成N₂O₄的物質(zhì)的量是x/2,則1－x＋x/2＝0.8，解得x＝0.4mol，所以NO₂的反應(yīng)速率是。
④由于反應(yīng)物和生成物都是一種，所以再?zèng)_入NO₂，則相當(dāng)于是增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，因此NO₂的含量降低。