Question

超音速飞机尾气中的NO会破坏臭氧层．科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变为CO₂和N₂，化学方程式如下：
2NO+2CO

催化剂

2CO₂+N₂ △H＜0．
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
c（NO）/mol?L-1	1.00×10-3	4.50×10-4	2.50×10-4	1.50×10-4	1.00×10-4	1.00×10-4
c（CO）/mol?L-1	3.60×10-3	3.05×10-3	2.85×10-3	2.75×10-3	2.70×10-3	2.70×10-3

请回答（以下各题均不考虑温度变化对催化效率的影响）：
（1）前2s内的平均反应速率v（N₂）=______．
（2）在该温度下，反应的平衡常数K=______．
（3）在温度和体积保持不变的条件下，能够说明该反应达到平衡状态的标志是______．
A．反应混合物各组分物质的量浓度相等
B．NO、CO、CO₂、N₂分子数之比为2：2：2：1
C．混合气体的密度保持不变
D．单位时间内消耗1molNO的同时，就有1molCO生成
（4）达到平衡后下列能提高NO转化率的是______．
A．选用更有效的催化剂B．保持容器体积不变充入氦气增大压强
C．降低反应体系的温度D．缩小容器的体积
（5）反应2NO+O₂═2NO₂ △S＜0能自发进行的原因是______．
（6）①液态肼（N₂H₄）和液态双氧水混合反应时，即产生大量氮气和水蒸汽，并放出大量的热．已知0.4mol液态肼与足量的液态双氧水反应，生成氮气和水蒸气，放出256.6kJ的热量．该反应的热化学方程式是______．
②某燃料电池以肼作为燃料，写出酸性介质中肼参与反应的电极反应式：______．

Answer 1

（1））前2s内的平均反应速度v（NO）=

1.00×10-3-2.5×10-4

2s

=3.75×10^-4mol/（L?s），由v（N₂）：v（NO）=1：2得到v（N₂）=1.875×10^-4mol/（L?s），
故答案为：1.875×10^-4mol/（L?s）；
（2）由表格中的数据可知到4s时达到化学平衡，则
2NO+2CO

催化剂

2CO₂ +N₂，
开始（mol/L） 1.00×10^-3 3.60×10^-3 0 0
转化（mol/L） 9×10^-4 9×10^-4 9×10^-4 4.50×10^-4
平衡（mol/L）1.00×10^-42.70×10^-3 9×10^-4 4.50×10^-4
则平衡常数K=

c(N2)c2(CO2)

c2(CO)c2(NO)

=

(4.50×10-4)?(9×10-4)2

(1.00×10-4)2?(2.7×10-3)2

=5000，
故答案为：5000；
（3）A．当反应物和生成物浓度不再变化时，达到平衡状态，反应混合物各组分物质的量浓度是否相等与初始量和转化率有关，故A错误；
B．NO、CO、CO₂、N₂分子数之比初始量和转化率有关，不一定是2：2：2：1，故B错误；
C．混合气体的体积不变，质量守恒，所以密度始终保持不变，所以不能判断平衡，故C错误；
D．单位时间内消耗1molNO为正速率，有1mol CO生成为逆速率，而且正逆速率之比等于计量数之比，所以是平衡状态，故D正确；
故答案为：D；
（4）2NO+2CO?2CO₂+N₂反应中能提高NO转化率的选项分析为：
A．选用更有效的催化剂，只能改变反应速率，不能改变平衡，故A错误；
B．反应时放热反应，升高反应体系的温度，平衡逆向进行，一氧化氮转化率减小，故B错误；
C．反应时放热反应，降低反应体系的温度，平衡正向进行，一氧化氮转化率增大，故C正确；
D．缩小容器的体积，压强增大，平衡向气体体积见效的方向进行，平衡正向进行，一氧化氮转化率增大，故D正确；
故答案为：CD；
（5）2NO+2CO?2CO₂+N₂ 反应的△S＜0，反应自发进行△H-T?△S＜0，则反应焓变一定小于0，△H＜0，反应是放热反应，
故答案为：反应是放热反应；
（6）反应方程式为：N₂H₄+2H₂O₂═N₂+4H₂O，0.4mol液态肼放出256.6kJ的热量，则1mol液态肼放出的热量为

256.6kJ

0.4

=641.5kJ，
所以反应的热化学方程式为：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.5kJ/mol，
故答案为：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.5kJ/mol．
②原电池中，电解质为酸性介质，N₂H₄在负极失电子发生氧化反应，生成N₂，其电极方程式为：N₂H₄-4e^-═4H⁺+N₂，
故答案为：N₂H₄-4e^-═4H⁺+N₂．