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超音速飛機尾氣中的NO會破壞臭氧層.科學家正在研究利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉變為CO2和N2,化學方程式如下:
2NO+2CO
催化劑
2CO2+N2 △H<0.
為了測定在某種催化劑作用下的反應速率,在某溫度下用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如下表:
時間/s012345
c(NO)/mol?L-11.00×10-34.50×10-42.50×10-41.50×10-41.00×10-41.00×10-4
c(CO)/mol?L-13.60×10-33.05×10-32.85×10-32.75×10-32.70×10-32.70×10-3
請回答(以下各題均不考慮溫度變化對催化效率的影響):
(1)前2s內的平均反應速率v(N2)=______.
(2)在該溫度下,反應的平衡常數K=______.
(3)在溫度和體積保持不變的條件下,能夠說明該反應達到平衡狀態的標志是______.
A.反應混合物各組分物質的量濃度相等
B.NO、CO、CO2、N2分子數之比為2:2:2:1
C.混合氣體的密度保持不變
D.單位時間內消耗1molNO的同時,就有1molCO生成
(4)達到平衡后下列能提高NO轉化率的是______.
A.選用更有效的催化劑B.保持容器體積不變充入氦氣增大壓強
C.降低反應體系的溫度D.縮小容器的體積
(5)反應2NO+O2═2NO2 △S<0能自發進行的原因是______.
(6)①液態肼(N2H4)和液態雙氧水混合反應時,即產生大量氮氣和水蒸汽,并放出大量的熱.已知0.4mol液態肼與足量的液態雙氧水反應,生成氮氣和水蒸氣,放出256.6kJ的熱量.該反應的熱化學方程式是______.
②某燃料電池以肼作為燃料,寫出酸性介質中肼參與反應的電極反應式:______.
(1))前2s內的平均反應速度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),
故答案為:1.875×10-4mol/(L?s);
(2)由表格中的數據可知到4s時達到化學平衡,則
2NO+2CO
催化劑
2CO2 +N2,
開始(mol/L) 1.00×10-3 3.60×10-3 0 0
轉化(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
則平衡常數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,
故答案為:5000;
(3)A.當反應物和生成物濃度不再變化時,達到平衡狀態,反應混合物各組分物質的量濃度是否相等與初始量和轉化率有關,故A錯誤;
B.NO、CO、CO2、N2分子數之比初始量和轉化率有關,不一定是2:2:2:1,故B錯誤;
C.混合氣體的體積不變,質量守恒,所以密度始終保持不變,所以不能判斷平衡,故C錯誤;
D.單位時間內消耗1molNO為正速率,有1mol CO生成為逆速率,而且正逆速率之比等于計量數之比,所以是平衡狀態,故D正確;
故答案為:D;
(4)2NO+2CO?2CO2+N2反應中能提高NO轉化率的選項分析為:
A.選用更有效的催化劑,只能改變反應速率,不能改變平衡,故A錯誤;
B.反應時放熱反應,升高反應體系的溫度,平衡逆向進行,一氧化氮轉化率減小,故B錯誤;
C.反應時放熱反應,降低反應體系的溫度,平衡正向進行,一氧化氮轉化率增大,故C正確;
D.縮小容器的體積,壓強增大,平衡向氣體體積見效的方向進行,平衡正向進行,一氧化氮轉化率增大,故D正確;
故答案為:CD;
(5)2NO+2CO?2CO2+N2 反應的△S<0,反應自發進行△H-T?△S<0,則反應焓變一定小于0,△H<0,反應是放熱反應,
故答案為:反應是放熱反應;
(6)反應方程式為:N2H4+2H2O2═N2+4H2O,0.4mol液態肼放出256.6kJ的熱量,則1mol液態肼放出的熱量為
256.6kJ
0.4
=641.5kJ,
所以反應的熱化學方程式為:N2H4(g)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(g)△H=-641.5kJ/mol,
故答案為:N2H4(g)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(g)△H=-641.5kJ/mol.
②原電池中,電解質為酸性介質,N2H4在負極失電子發生氧化反應,生成N2,其電極方程式為:N2H4-4e-═4H++N2,
故答案為:N2H4-4e-═4H++N2
練習冊系列答案
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B.S(g)+O2(g)═SO2(g)△H1;S(s)+O2(g)═SO2(g)△H2
C.C(s)+
1
2
O2(g)═CO(g)△H1;C(s)+O2(g)═CO2(g)△H2
D.H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)△H1;
1
2
H2(g)+
1
2
Cl2(g)═HCl(g)△H2

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A.0.04mol/(L?s)B.0.04mol/L
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