Question

请回答下列问题：

（1）火箭燃料液态偏二甲肼(C₂H₈N₂)是用液态N₂O₄作氧化剂，二者反应放出大量的热，生成无毒、无污染的气体和水．已知室温下，1g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，则该反应的热化学方程式为___________。

（2）298K时，在2L固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO₂(g)⇌N₂O₄(g)△H=-a kJ•mol^-1 (a＞0)．N₂O₄的物质的量浓度随时间变化如图1．达平衡时，N₂O₄的浓度为NO₂的2倍，回答下列问题：

①298k时，该反应的平衡常数为___________L•mol^-1(精确到0.01)．

②下列情况不是处于平衡状态的是___________

a．混合气体的密度保持不变；b．混合气体的颜色不再变化； c．气压恒定时．

③若反应在398K进行，某时刻测得n(NO₂)=0.6mol  n(N₂O₄)=1.2mol，则此时V_(正)___________V_(逆)(填“＞”、“＜”或“=”)。

（3）工业上“除钙、镁”的原理反应为：MgSO₄+2NaF═MgF₂↓+Na₂SO₄；CaSO₄+2NaF═CaF₂↓+Na₂SO₄

已知K_SP(CaF₂)=1.11×10^-10，K_SP(MgF₂)=7.40×10^-11，加入过量NaF溶液反应完全后过滤，则滤液中= ___________。

（4）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后Co³⁺将甲醇氧化成CO₂和H⁺(用石墨烯吸附除去Co²⁺)。现用图2装置模拟上述过程，则：Co²⁺在阳极的电极反应式为：___________；除去甲醇的离子方程式为___________。

Answer

（1）C2H8N2(l)+2N2O4(l)=2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(l)△H=-2550 kJ•mol-1；

（2）①6.67；②a；③＜；（3）1.5；

（4）Co2+-e-=Co3+；6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+。

【解析】

试题分析：（1）1g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，则1mol偏二甲肼完全燃烧释放出的能量为42.5kJ×60=2550kJ，其热化学方程式为：C2H8N2（l）+2N2O4（l）═2CO2（g）+3N2（g）+4H2O（l）△H=-2550 kJ/mol，故答案为：C2H8N2（l）+2N2O4（l）=2CO2（g）+3N2（g）+4H2O（l）△H=-2550 kJ•mol-1；

（2）①有图可知N2O4的平衡浓度为0.6mol/L，达到平衡时，N2O4的浓度为NO2的2倍，则NO2的平衡浓度为0.3mol/L，则K===6.67L/mol，故答案为：6.67；

②a、反应物和生成物全是气态物质，气体的质量不变，容积为2L保持恒定，由ρ=可知气体的密度为一定值，因此气体的密度保持不变不一定处于平衡状态，故a选；b、混合气体的颜色不变说明NO2的浓度不变，说明反应处于化学平衡状态，故b不选；c、反应2NO2（g）⇌N2O4（g）是一个气体体积减小的反应，气压恒定时，正、逆反应速率相等，说明反应处于化学平衡状态，故c不选；故答案为：a；

③反应为放热反应，升高温度，K值减小，密闭容器的体积为2L，因此的N2O4的浓度为0.6mol/L，NO2的浓度为0.3mol/L，浓度商Q===6.67L/mol=6.67L/mol=K（298K）＞K（398K），反应向逆反应方向移动，因此V（正）＜V（逆）；故答案为：＜；

（3）== =1.5，故答案为：1.5；

（4）通电后，将Co2+氧化成Co3+，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应为Co2+-e-=Co3+；以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化，自身被还原为Co2+，结合原子守恒与电荷守恒可知，还原生成H+，配平书写离子方程式为：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+，故答案为：Co2+-e-=Co3+；6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+。

考点：考查了热化学方程式；原电池和电解池的工作原理；化学平衡状态的判断的相关知识。