Question

20．氮元素能形成多種多樣的化合物．
（1）己知N₂O₄（g）═2NO₂（g）△H=+57.20kJ/mol，t℃時(shí)，將一定量的NO₂、N₂O₄，充人一個(gè)容器為2L的恒容密閉容器中，濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如表所示：

時(shí)間/min	0	5	10	15	20	25	30
c（X）/（mol/L）	0.2	c	0.6	0.6	1.0	c1	c1
c（Y）/（mol/L）	0.6	c	0.4	0.4	0.4	c2	c2

①c（X）代表NO₂（填化學(xué)式）的濃度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.9．
②20min時(shí)改變的條件是增大二氧化氮濃度；重新達(dá)到平衡時(shí)，NO₂的轉(zhuǎn)化率將b（填選項(xiàng)前字母）．
a．增大     b．減小     c．不變   d．無法判斷
③t℃時(shí)，下列情況不能說明該反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的是A；
A．混合氣體的密度保持不變             B．混合氣體的顏色不再變化
C．混合氣體的氣體壓強(qiáng)保持不變         D．N₂O₄ 與NO₂的物質(zhì)的量比為10：3
④若反應(yīng)在t℃進(jìn)行，某時(shí)刻測得n（NO₂）=0.6mol、n（N₂O₄）=1.2mol，則此時(shí)v_（正）＞v_（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）已知2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225kJ/mol

化學(xué)鍵	N-H	N-N	N≡N	O-H
鍵能（kJ/mol）	390	190	946	460

則使1mol N₂O₄（l）完全分解成相應(yīng)的原子時(shí)需要吸收的能量是1793kJ．

Answer 1

分析 （1）①X、Y的起始濃度分別為0.2mol/L、0.6mol/L，前10min內(nèi)，X濃度增大了0.4mol/L、Y的濃度減小0.2mol/L，同一可逆反應(yīng)同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化量之比等于其計(jì)量數(shù)之比；
該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
②20min時(shí)二氧化氮濃度增大、四氧化二氮濃度不變，改變的條件應(yīng)該是改變二氧化氮濃度；
增大二氧化氮濃度，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小方向移動(dòng)，據(jù)此判斷二氧化氮轉(zhuǎn)化率變化；
③反應(yīng)前后改變的物理量不變時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；
④先計(jì)算濃度商，根據(jù)濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)相對(duì)大小確定平衡移動(dòng)方向；
（2）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能．

解答 解：（1）①X、Y的起始濃度分別為0.2mol/L、0.6mol/L，前10min內(nèi)，X濃度增大了0.4mol/L、Y的濃度減小0.2mol/L，同一可逆反應(yīng)同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化量之比等于其計(jì)量數(shù)之比，X、Y的計(jì)量數(shù)之比等于其濃度變化量之比=0.4mol/L：0.2mol/L=2：1，所以X是NO₂；
該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0．{6}^{2}}{0.4}$=0.9，
故答案為：NO₂；0.9；
②20min時(shí)二氧化氮濃度增大、四氧化二氮濃度不變，改變的條件應(yīng)該是增大二氧化氮濃度；
增大二氧化氮濃度，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小方向移動(dòng)，所以平衡逆向移動(dòng)，則二氧化氮轉(zhuǎn)化率減小，
故答案為：增大二氧化氮濃度；b；
③A．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變、容器體積不變，所以密度始終不變，則不能根據(jù)密度判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
B．只有二氧化氮有色，如果混合氣體的顏色不再變化，說明二氧化氮濃度不變，則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
C．反應(yīng)前后氣體體積增大，壓強(qiáng)增大，當(dāng)混合氣體的氣體壓強(qiáng)保持不變時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；         
D．當(dāng)N₂O₄ 與NO₂的物質(zhì)的量比為10：3，其物質(zhì)的量濃度之比=10：3，其濃度商=$\frac{3×3}{10}$=0.9=K，則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
故選A；
④該溫度下某時(shí)刻c（NO₂）=0.3mol/L、c（N₂O₄）=0.6mol/L，濃度商=$\frac{0.3×0.3}{0.6}$=0.15＜K，
平衡正向移動(dòng)，則v_（正）＞v_（逆），
故答案為：＞；
（2）設(shè)1mol N₂O₄（1）完全分解成相應(yīng)的原子時(shí)需要吸收的能量QKJ，則：
190kJ/mol×2+390kJ/mol×8+QkJ/mol-946kJ/mol×3-460kJ/mol×8=-1225 kJ/mol，
解得Q=1793，
故答案為：1793kJ．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡有關(guān)知識(shí)，涉及化學(xué)平衡計(jì)算、反應(yīng)熱計(jì)算、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，易錯(cuò)點(diǎn)是（1）③中的D選項(xiàng)，要結(jié)合平衡常數(shù)與濃度商關(guān)系確定平衡狀態(tài)，題目難度中等．