Question

11．聯(lián)氨（N₂H₄）及其衍生物是一類重要的火箭燃料．N₂H₄與N₂O₄反應(yīng)能放出大量的熱．
（1）已知：2NO₂（g） N₂O₄（g）△H=-57.20 mol•L^-1．一定溫度下，在密閉容器中反應(yīng)2NO₂（g） N₂O₄（g）達(dá)到平衡． 其他條件不變時(shí)，下列措施能提高NO₂轉(zhuǎn)化率的是BC（填字母）
A．充入稀有氣體Ar      B．降低溫度      C．增加NO₂的濃度      D．加入催化劑
（2）25℃時(shí)，1.00 g 液態(tài)N₂H₄與足量N₂O₄氣體完全反應(yīng)生成N₂和H₂O，放出19.14 kJ的熱量．寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1224.96KJ/mol．
（3）17℃、1.01×10⁵Pa，密閉容器中N₂O₄和NO₂的混合氣體達(dá)到平衡時(shí)，c（NO₂）=0.0300 mol•L^-1、c（N₂O₄）=0.0120 mol•L^-1．計(jì)算反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常數(shù)K．
（4）現(xiàn)用一定量的Cu與足量的濃HNO₃反應(yīng)，制得1.00 L已達(dá)到平衡的N₂O₄和NO₂的混合氣體（17℃、1.01×10⁵ Pa），理論上至少需消耗Cu多少克？

Answer 1

分析 （1）該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積減小的、放熱的可逆反應(yīng)，要提高二氧化氮的轉(zhuǎn)化率，只要改變條件使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)即可；
（2）依據(jù)題干數(shù)據(jù)計(jì)算2mol肼完全燃燒放熱，結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫方法標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)，和對(duì)應(yīng)焓變來解答；
（3）根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式k=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$來計(jì)算；
（4）計(jì)算N₂O₄和NO₂的物質(zhì)的量，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移計(jì)算Cu的物質(zhì)的量，根據(jù)m=nM計(jì)算Cu的質(zhì)量．

解答 解：（1）該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積減小的、放熱的可逆反應(yīng)，要使該反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可改變反應(yīng)物的濃度、體系的壓強(qiáng)、溫度等．
A、恒容容器中充入稀有氣體Ar，總壓增大分壓不變，平衡不變，轉(zhuǎn)化率不變，故A錯(cuò)誤；
B．降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，N0₂的轉(zhuǎn)化率提高，故B正確；
C．增加N0₂的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，且體系壓強(qiáng)增大，也利于反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故C正確；
D．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，N0₂的轉(zhuǎn)化率降低，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BC；
（2）1.00gN₂H₄（l）與足量N₂O₄（l）完全反應(yīng)生成N₂（g）和H₂O（l），放出19.14kJ的熱量，則2molN₂O₄（l）的質(zhì)量為2mol×32g/mol=64g，放出熱量為19.14kJ×64=1224.96KJ的熱量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1224.96KJ/mol，
故答案為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1224.96KJ/mol；
（3）平衡時(shí)，c（NO₂）=0.030 0mol•L^-1、c（N₂O₄）=0.012 0mol•L^-1，反應(yīng)2NO₂（g?N₂O₄（g）的平衡常數(shù)k=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.012}{0.0{3}^{2}}$=13.3，
答：該溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為13.3；
（4）由（3）可知，在17℃、1.01×10⁵Pa達(dá)到平衡時(shí)，1.00 L混合氣體中：
n（N₂O₄）=c（N₂O₄）×V=0.0120 mol•L^-1×1.00L=0.0120mol
n（NO₂）=c（NO₂）×V=0.0300 mol•L^-1×1.00L=0.0300mol
則 n （NO₂）總=n（NO₂）+2n（N₂O₄）=0.0540mol
由Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O可得
m=$\frac{0.0540mol}{2}$=1.73g；
答：需消耗Cu的質(zhì)量為1.73g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、反應(yīng)熱計(jì)算、影響化學(xué)平衡因素分析判斷，注意利用電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，難度中等．