Question

18．肼（N₂H₄）常用于火箭或原電池的燃料．己知：
①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
②N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ/mol
③H₂O（g）═H₂O（1）△H=-44kJ/mol
（1）2N₂H₄（g）+2NO₂（g）═3N₂（g）+4H₂O（1）△H=-1311.7kJ•mol^-1
（2）一定溫度下，將N₂H₄與NO₂以體積比1：1置于10L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）?3N₂（g）+4H₂O（1），下列不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是ac．（填序號(hào)）
a．混合氣體密度保持不變　　　　    b．混合氣體顏色保持不變
c．N₂H₄比與NO₂體積比保持不變　     d．體系壓強(qiáng)保持不變
（3）在10L的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，容器內(nèi)部分物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如下表：

物質(zhì)的量/時(shí)間	n（N2H4）	n（NO2）	n（N2）
起始	0.8	1.6	0
第2min	0.6	a	0.3
第5min	0.4	1.2	0.6
第6min	0.4	1.2	0.6
第10min	0.6	1.4	0.3

前2min內(nèi)NO₂的平均反應(yīng)速率為0.01mol/（L•min）．平衡時(shí)NO₂的轉(zhuǎn)化率25%；（2）中反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c{\;}^{3}（N{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（N{\;}_{2}H{\;}_{4}）•c{\;}^{2}（NO{\;}_{2}）}$，計(jì)算該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.9375．反應(yīng)在第6min時(shí)改變了條件，改變的條件可能是bc（填序號(hào)）
a．使用催化劑  b．升高溫度  c．?dāng)U大容器容積  d．增加NO₂的量
（4）若在一定溫度下，（2）中反應(yīng)的平衡常數(shù)為20，反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得N₂H₄、NO₂、N₂的溶度均為0.1mol•L^-1，此時(shí)v正＞v逆．

Answer 1

分析 （1）已知：①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ•mol
③H₂O（g）=H₂O（1）△H=-44kJ/mol
②×2-①+③×4得到：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（1）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)的焓變；
（2）根據(jù)化學(xué)平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量來(lái)判斷平衡；
（3）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算反應(yīng)速率，根據(jù)轉(zhuǎn)化率等于變化量和初始量的比值來(lái)計(jì)算；平衡常數(shù)K=$\frac{各生成物平衡濃度系數(shù)次冪之積}{各反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次冪之積}$，根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)的因素來(lái)回答；
（4）根據(jù)Qc可K的關(guān)系確定反應(yīng)的移動(dòng)方向，進(jìn)而確定正逆反應(yīng)速率的大�。�

解答 解：（1）已知：①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ•mol
③H₂O（g）=H₂O（1）△H=-44kJ/mol
②×2-①+③×4得到：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（1）根據(jù)蓋斯定律，△H=2×（-534.0kJ/mol）-67.7kJ/mol+4×（-44kJ/mol）=-1311.7kJ/mol；
故答案為：-1311.7；
（2）a．混合氣體密度等于質(zhì)量和體積的比值，但是密度始終保持不變，所以不一定是平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說(shuō)明各組分的濃度不隨著時(shí)間的改變而改變，達(dá)到了平衡，故正確；
c．將N₂H₄與N0₂以體積比1：1置于密閉容器中，N₂H₄比與NO₂體積比始終保持不變，此時(shí)不一定是平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
d．反應(yīng)前后氣體的系數(shù)和不變化，所以體系壓強(qiáng)保持不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡，故正確；
故選ac；
（3）前2min內(nèi)NO₂的平均反應(yīng)速率為$\frac{\frac{0.8mol-0.6mol}{10L}}{2min}$=0.01mol/（L•min），平衡時(shí)N0₂的轉(zhuǎn)化率$\frac{1.6-1.2}{1.6}$×100%=25%，（2）中反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c{\;}^{3}（N{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（N{\;}_{2}H{\;}_{4}）•c{\;}^{2}（NO{\;}_{2}）}$，計(jì)算該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{0.6{\;}^{3}}{1.2{\;}^{2}×0.4{\;}^{2}}$=0.9375，反應(yīng)在第6min時(shí)改變了條件，此時(shí)各組分的濃度仍然保持不變，但是到了10min時(shí)，反應(yīng)物的濃度增加，產(chǎn)物濃度減小，所以改變的條件可能是升高溫度或是擴(kuò)大容器容積，平衡逆向移動(dòng)的結(jié)果，故選bc；
故答案為：0.01mol/（L•min）；25%；K=$\frac{c{\;}^{3}（N{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（N{\;}_{2}H{\;}_{4}）•c{\;}^{2}（NO{\;}_{2}）}$；0.9375；bc；
（4）若在一定溫度下，（2）中反應(yīng)的平衡常數(shù)為20，反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得N₂H₄、NO₂、N₂的溶度均為0.1mol．L^-1，此時(shí)Qc=$\frac{0.1{\;}^{3}}{0.1{\;}^{2}×0.1{\;}^{2}}$=10＜K，所以v正＞v逆，故答案為：＞．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生蓋斯定律的應(yīng)用、反應(yīng)速率的計(jì)算以及化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算等知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查，難度中等．