Question

研究大气污染物的处理，对缓解和治理环境污染、保护我们赖以生存的地球，具有十分重要的意义。

(1)已知：C(s)+O₂(g)═CO₂(g)△H＝﹣393.5/kJmol

N₂(g)+O₂(g)═2NO(g)△H＝+180kJ/mol

则C(s)+2NO(g)═CO₂(g)+N₂(g) 的△H＝_____kJ/mol。

(2)在一定温度下，向2L的恒容密闭容器中充入4.0 mol NO₂和4.0 mol CO，在催化剂作用下发生反应4CO(g)+2NO₂(g)⇌4CO₂(g)+N₂(g)，测得相关数据如表所示：

t/min	0	5	10	15	20
n(NO2)/mol	4.0	3.4	3.12	3.0	3.0
n(N2)/mol	0	0.30	0.44	0.50	0.50

①在0～5 min内，用CO₂的浓度变化表示的反应速率为_____。

②此温度下的化学平衡常数K的表达式为_____。

(3)用活性炭还原法处理氮氧化物，有关反应为C(s)+2NO(g)CO₂(g)+N₂(g)。某研究小组向2L密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NO，保持温度和体积不变，发生上述反应。

①下列描述能说明上述反应已达平衡的是_____(填标号)。

A.活性炭的质量不再变化

B.容器中气体的密度保持不变

C.2v(NO)_正 ＝v(N₂)_逆

D.保持不变

②压强为p时，催化剂的催化效率、氮气的生成速率与温度的关系如图所示。当氮气的生成速率主要取决于温度时，对应的温度范围是_____。

(4)肼(N₂H₄)是无色液体，具有强还原性。

①肼的水溶液显弱碱性，其电离过程与NH₃•H₂O类似，则第一步电离方程式为_____。

②新型N₂H₄燃料电池产物对环境没有污染，该电池以固体氧化物为电解质(能传导O^2﹣)。写出负极的电极反应式_____。

Answer

﹣573.5 0.012mol/（L•min） K＝ AB 300～400℃ N2H4•H2O⇌N2H5++OH﹣ N2H4﹣4e﹣+2O2﹣＝N2↑+2H2O

【解析】

(1)、已知：C(s)+O2(g)═CO2(g)△H＝﹣393.5kJ/mol

N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H＝+180kJ/mol

由盖斯定律计算①﹣②得到C(s)+2NO(g)═CO2(g)+N2(g) ；

(2) ①、根据v=计算；

②、根据平衡常数表达式解答；

(3) ①、根据反应可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等(同种物质)或正逆反应速率之比等于系数之比(不同物质)，平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，以此分析；

②、氮气的生成速率主要取决于温度时，说明此时要把催化剂活性降到最低或者催化效率基本保持不变时，并且随着温度上升，N2生成速率增加，；

(4) ①、肼的水溶液显弱碱性，其电离过程与NH3•H2O类似，则第一步电离方程式为：N2H4•H2O⇌N2H5++OH﹣（或N2H4+H2O⇌N2H5++OH﹣）；

②、燃料电池负极发生氧化反应，N2H4转化为N2，据此解答。

（1）已知：①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H1＝﹣393.5/kJmol

②N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H2＝+180kJ/mol

所求反应为：C（s）+2NO（g）═CO2（g）+N2（g），反应可由①﹣②得到，根据盖斯定律，△H＝△H1﹣△H2＝﹣573.5kJ/mol，

故答案为：﹣573.5；

（2）①0～5min内，△n（N2）＝0.30mol，则v（N2）＝＝＝0.003mol/（L•min），由化学反应速率之比等于化学计量数之比，则v（CO2）＝4v（N2）＝0.012mol/（L•min），

故答案为：0.012mol/（L•min）；

②反应为：4CO（g）+2NO2（g）⇌4CO2（g）+N2（g），则此温度下的化学平衡常数K的表达式为K＝，故答案为：K＝；

（3）①A．活性炭参加化学反应，随着反应进行，质量发生变化，达到化学平衡时，活性炭质量不变，故A选；

B．容器中气体的密度为，反应前后质量守恒，但由于有固相物质参与，气体质量会发生改变，容器V不变，整个过程混合气体密度改变，可以通过密度变化判断化学平衡，故B选；

C．反应达到平衡时，v正＝v逆，应为v （NO）正＝2v （N2）逆，故C不选；

D．N2和CO2始终按1：1比例生成，无法判断化学平衡，故D不选，

故答案为：A、B；

②氮气的生成速率主要取决于温度时，说明此时要把催化剂活性降到最低，并且随着温度上升，N2生成速率增加，所以可以控制温度的范围是：300～400℃，

故答案为：300～400℃；

（4）①肼的水溶液显弱碱性，其电离过程与NH3•H2O类似，则第一步电离方程式为：N2H4•H2O⇌N2H5++OH﹣（或N2H4+H2O⇌N2H5++OH﹣），

故答案为：N2H4•H2O⇌N2H5++OH﹣（或N2H4+H2O⇌N2H5++OH﹣）；

②燃料电池负极发生氧化反应，N2H4转化为N2，所以电极反应为：N2H4﹣4e﹣+2O2﹣＝N2↑+2H2O，

故答案为：N2H4﹣4e﹣+2O2﹣＝N2↑+2H2O。