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12.肼(N2H4)可以用作制药原料,也可用作火箭和喷气发动机的燃料.

(1)在纳米钴的催化作用下,肼可分解生成两种气体,其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝.若反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如图1所示,则N2H4发生分解反应的化学方程式为:3N2H4$\frac{\underline{催化剂}}{△}$N2+4NH3;为抑制肼的分解,可采取的合理措施有降低反应温度(任写一种).
(2)已知:
反应Ⅰ:N2H4(g)?N2(g)+2H2(g)△H1
反应Ⅱ:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H2
①△H1>(填“>”“<”或“=”)△H2
②反应:3N2H4(g) 2NH3(g)+2N2(g)+3H2(g)的△H=3△H1 +2△H2(用含△H1、△H2的代数式表示).
③在30℃、Ni/Pt催化下,向体积为1L的恒容密闭容器中加入0.1mol N2H4,发生反应I.反应在4min时达到平衡,测得容器中$\frac{n({N}_{2})+n({H}_{2})}{n({N}_{2}{H}_{4})}$与时间的关系如图2所示.则0~4min内氢气的平均速率v(H2)=0.025mol/L•min,反应的平衡常数K=0.01.
(3)N2H4可用于制备燃料电池,其结构如图3所示.
①通入空气的电极为正极(填“正极”或“负极”),该电池的负极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O
②用此电池进行电镀铜,开始时电镀槽中两极质量相等,当两极质量相差1.28g时,消耗N2H4的质量为0.16g.

分析 (1)使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气,由图1得知:温度越高,肼的百分含量越低,即分解的越快;
(2)①反应Ⅰ:N2H4(g)?N2(g)+2H2(g)△H1,反应是分解反应属于吸热反应;
②依据盖斯定律和热化学方程式计算得到3N2H4(g)?2NH3(g)+2N2(g)+3H2(g)的△H;
③反应在4min时达到平衡,比值为3.0,结合化学平衡三行计算列式计算,设分解的肼物质的量浓度为x,
        N2H4(g)?N2(g)+2H2(g)
起始量   0.1       0       0
变化量   x         x       2x
平衡量 0.1-x       x      2x
$\frac{n({N}_{2})+n({H}_{2})}{n({N}_{2}{H}_{4})}$等于其浓度之比=$\frac{x+2x}{0.1-x}$=3.0
x=0.05mol/L,反应速率V=$\frac{△c}{△t}$,平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$;
(3)①燃料电池是燃料做负极失电子发生氧化反应,氧气在正极得到电子发生还原反应;
②用此电池进行电镀铜,开始时电镀槽中两极质量相等,依据电子守恒和电极反应计算;

解答 解:(1)使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气,即肼分解生成氨气,依据元素守恒得知另外一种产物为氮气,故化学反应方程式为:3N2H4$\frac{\underline{催化剂}}{△}$N2+4NH3,由图1可知,温度越高,肼的体积分数含量越低,故要抑制肼的分解,应降低反应温度,故答案为:3N2H4$\frac{\underline{催化剂}}{△}$N2+4NH3;降低反应温度;
(2)①反应Ⅰ:N2H4(g)?N2(g)+2H2(g)△H1,反应是分解反应属于吸热反应,△H1>0,
故答案为:>;
②反应Ⅰ:N2H4(g)?N2(g)+2H2(g)△H1
反应Ⅱ:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H2
依据盖斯定律和热化学方程式计算,Ⅰ×3+Ⅱ×2得到3N2H4(g)?2NH3(g)+2N2(g)+3H2(g)△H=3△H1 +2△H2
故答案为:3△H1 +2△H2
③反应在4min时达到平衡,比值为3.0,结合化学平衡三行计算列式计算,设分解的肼物质的量浓度为x,
       N2H4(g)?N2(g)+2H2(g)
起始量 0.1       0         0
变化量 x         x        2x
平衡量 0.1-x     x        2x
$\frac{n({N}_{2})+n({H}_{2})}{n({N}_{2}{H}_{4})}$等于其浓度之比=$\frac{x+2x}{0.1-x}$=3.0
x=0.05mol/L,
反应速率V=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{2×0.05mol/L}{4min}$=0.025mol/L•min,
平衡常数K=$\frac{(2×0.05)^{2}×0.05}{0.1-0.05}$=0.01,
故答案为:0.025mol/L•min,0.01;
(3)①N2H4可用于制备燃料电池,通入空气的电极为原电池的正极,通N2H4的电极为原电池负极,碱性介质中的电极反应为:N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O,
故答案为:正极,N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O;
②用此电池进行电镀铜,开始时电镀槽中两极质量相等,当两极质量相差1.28g时,物质的量=$\frac{1.28g}{64g/mol}$=0.02mol,Cu-2e-=Cu2+,Cu2++2e-=Cu,电子转移2mol电子,两个电极质量相差128g,则当两极质量相差1.28g时,即物质的量为0.02mol,电子转移0.02mol,N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O,消耗肼的质量=$\frac{0.02}{4}$mol×32g/mol=0.16g,
故答案为:0.16:

点评 本题考查热化学方程书写、化学平衡计算、原电池原理应用等知识点,是对学生综合能力的考查,关键是原电池电解反应、电子守恒的计算,题目难度中等.

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A.①②B.C.③④D.

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15.在无色透明的酸性溶液中,能大量共存的离子组是(  )
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下列有关说法正确的是(  )
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7.烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收,可减少烟气中SO2、NOx的含量.O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为:
NO(g)+O3(g)═NO2(g)+O2(g)△H=-200.9kJ•mol-1
NO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═NO2(g)△H=-58.2kJ•mol-1
SO2(g)+O3(g)═SO3(g)+O2(g)△H=-241.6kJ•mol-1
(1)反应3NO(g)+O3(g)═3NO2(g)的△H=-317.3mol•L-1
(2)室温下,固定进入反应器的NO、SO2的物质的量,改变加入O3的物质的量,反应一段时间后体系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)随反应前n(O3):n(NO)的变化见下图.
①当n(O3):n(NO)>1时,反应后NO2的物质的量减少,其原因是O3将NO2氧化为更高价态氮氧化物.
②增加n(O3),O3氧化SO2的反应几乎不受影响,其可能原因是SO2与O3的反应速率慢.
(3)当用CaSO3水悬浮液吸收经O3预处理的烟气时,清液(pH约为8)中SO32-将NO2转化为NO2-,其离子方程式为:SO32-+2NO2+2OH-=SO42-+2NO2-+H2O.
(4)CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液,达到平衡后溶液中c(SO32-)=$\frac{{K}_{sp}(CaS{O}_{3})}{{K}_{sp}(CaS{O}_{4})}×c(S{{O}_{4}}^{2-})$[用c(SO42-)、Ksp(CaSO3)和Ksp(CaSO4)表示];CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液能提高NO2的吸收速率,其主要原因是CaSO3转化为CaSO4使溶液中SO32-的浓度增大,加快SO32-与NO2的反应速率.

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17.下列说法正确的是(  )
A.热化学方程式中,如果没有注明温度和压强,则表示反应热是在标准状况下测得的数据
B.升高温度或加入催化剂,不能改变化学反应的反应热
C.据能量守恒定律,反应物的总能量一定等于生成物的总能量
D.物质发生化学变化不一定伴随着能量变化

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4.我国采用长征三号甲运载火箭成功发射了“嫦娥一号”卫星.肼(N2H4)是火箭发动机的一种燃料,反应时N2O4为氧化剂,反应生成N2和水蒸气.已知:
N2(g)+2O2(g)═N2O4(g)△H=+8.7kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=-534kJ/mol
下列表示肼和N2O4反应的热化学方程式,正确的是(  )
A.2N2H4(g)+N2O4(g)═3N2(g)+4H2O(g)△H=-1076.7 kJ/mol
B.N2H4(g)+$\frac{1}{2}$N2O4(g)═$\frac{3}{2}$N2(g)+2H2O(g)△H=-542.7 kJ/mol
C.2N2H4(g)+N2O4(g)═3N2(g)+4H2O(g)△H=-542.7 kJ/mol
D.2N2H4(g)+N2O4(g)═3N2(g)+4H2O(l)△H=-1059.3 kJ/mol

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2.胶体区别于其它分散系的本质是(  )
A.胶体粒子能够发生布朗运动而且能产生丁达尔现象
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