Question

11．氮及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，回答下列問題：
（1）已知肼N₂H₄（1）的燃燒熱為622.0kJ/mol，當(dāng)用N₂O₄（1）做氧化劑時(shí)，肼可作火箭燃料，另知N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ•mol^-1，水的汽化焓為+44.0kJ/mol．則火箭點(diǎn)火時(shí)發(fā)生的熱化學(xué)方程式為N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.5kJ/mol
（2）已知2NO₂（g）?N₂O₄（g），將一定量的NO₂、N₂O₄混合氣體通入容積為2L的恒容密閉容器中
①若維持容器溫度不變，反應(yīng)過程中各物質(zhì)的量濃度c隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖1所示．則a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)所表示的反應(yīng)體系中，氣體顏色由深到淺的順序是c＞d＞b＞a（填字母）．計(jì)算該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為1.11 L/mol
②若改變溫度，平衡體系中N₂O₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)W隨溫度T的變化關(guān)系如圖2所示，則A、B、C、D、E各狀態(tài)中v（正）＜v（逆）的是D；維持T₁不變，設(shè)由E點(diǎn)到A點(diǎn)所需時(shí)間為x分鐘，維持T₂不變，設(shè)由D點(diǎn)到C點(diǎn)所需時(shí)間為y分鐘，則x＞y（填“＞”“＜”或“=”）

（3）一定條件下，某密閉容器已建立A（g）+B（g）?C（g）+D（g）△H＞0的化學(xué)平衡，其時(shí)間速率圖象如圖3所示，下列選項(xiàng)對(duì)于t₁時(shí)刻采取的可能操作及其平衡移動(dòng)情況判斷正確的是A
A、減小壓強(qiáng)，同時(shí)升高溫度，平衡正向移動(dòng)
B、增加B（g）濃度，同時(shí)降低C（g）濃度，平衡不移動(dòng)
C、增加A（g）濃度，同時(shí)降低溫度，平衡不移動(dòng)
D、保持容器溫度壓強(qiáng)不變通入稀有氣體，平衡不移動(dòng)
（4）工業(yè)上常利用吸熱反應(yīng)C（s）+2H₂O（g）?CO₂（g）+2H₂（g）制備氫氣，某同學(xué)為了研究反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，測(cè)得反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如圖4所示．可見在t₁、t₃、t₅、t₇時(shí)反應(yīng)都達(dá)到了平衡狀態(tài)，如果t₂、t₄、t₆時(shí)都只改變了一個(gè)反應(yīng)條件，則從t₁到t₈哪個(gè)時(shí)間段H₂O（g）的平衡轉(zhuǎn)化率最低t₇-t₈．t₄時(shí)刻改變的條件是降低溫度．

Answer 1

分析 （1）已知①N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l），△H=-19.5kJ/mol；
②N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l），△H=-622.0kJ/mol；
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol；
利用蓋斯定律將②×2-①-③×4可得2N₂H₄（l）+N₂O₄（g）═3N₂（g）+4H₂O（g），并以此計(jì)算反應(yīng)熱；
（2）①c（NO₂）越大，顏色越深；根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，再計(jì)算平衡常數(shù)；
②D點(diǎn)要達(dá)平衡，必須降低N₂O₄的百分含量，也就是逆向建立平衡，E點(diǎn)要到達(dá)平衡，必須升高N₂O₄的百分含量，正向建立平衡，A、B、C三點(diǎn)都在平衡線上，所以此三點(diǎn)的正逆反應(yīng)速率相等；
溫度越高反應(yīng)速率越大，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)間越短；
（3）根據(jù)圖3t₁時(shí)刻改變條件后v（正）瞬間增大，v（逆）減小，v（正）＜v（逆），則平衡一定正向移動(dòng)，據(jù)此分析；
（4）該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積增大的且是正反應(yīng)是吸熱的化學(xué)反應(yīng)，t₂時(shí)逆反應(yīng)速率增大，且平衡時(shí)反應(yīng)速率大于t₂時(shí)反應(yīng)速率，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，t₈時(shí)反應(yīng)速率增大，但平衡不移動(dòng)，根據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響來分析解答．

解答 解：（1）已知①N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l），△H=-19.5kJ/mol；
②N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l），△H=-622.0kJ/mol；
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol；
利用蓋斯定律將②×2-①-③×4可得2N₂H₄（l）+N₂O₄（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.5kJ/mol，
故答案為：N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.5kJ/mol；
（2）①?gòu)腶到b，c（NO₂）增大，c點(diǎn)和d點(diǎn)分別是增大c（NO₂）后未達(dá)到平衡的點(diǎn)和平衡時(shí)的點(diǎn)，所以c點(diǎn)c（NO₂）大于d點(diǎn)，二氧化氮濃度越大顏色越深，故顏色由深到淺的順序是?c＞d＞b＞a，由題圖可知，平衡時(shí)c（NO₂）=0.6mol•L^-1，c（N₂O₄）=0.4mol•L^-1，故該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{0.4}{0．{6}^{2}}$=1.11，
故答案為：?c＞d＞b＞a；1.11；
②A、B、C三點(diǎn)都在平衡線上，所以此三點(diǎn)的正逆反應(yīng)速率相等，D點(diǎn)要達(dá)平衡，必須降低N₂O₄的百分含量，也就是逆向建立平衡，從而得出v（正）＜v（逆），E點(diǎn)要達(dá)平衡，必須提高N₂O₄的百分含量，也就是正向建立平衡，從而得出v（正）＞v（逆）；
溫度越高反應(yīng)速率越大，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)間越短，因?yàn)閠₁＜t₂，所以x＞y，
故答案為：D；＞；
（3）根據(jù)圖3t₁時(shí)刻改變條件后v（正）瞬間增大，v（逆）減小，v（正）＜v（逆），則平衡一定正向移動(dòng)，故A正確；
故答案為：A；
（4）t₁到t₆平衡都逆向移動(dòng)，而t₆時(shí)平衡正向移動(dòng)，是因?yàn)樵黾臃磻?yīng)物的濃度，而C是固體，所以是增加水蒸氣的量，所以本身的轉(zhuǎn)化率降低，t₈時(shí)反應(yīng)速率增大，但平衡不移動(dòng)，故平衡轉(zhuǎn)化率最低t₇-t₈ （或“t₇到t₈”），t₄時(shí)刻速率都比原來速率小，平衡逆向，所以是降低溫度，
故答案為：t₇-t₈；降低溫度．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率等知識(shí)，題目難度中等，題目涉及蓋斯定律在計(jì)算中的應(yīng)用、影響反應(yīng)速率的因素、化學(xué)平衡的影響因素和平衡常數(shù)的計(jì)算等，做題時(shí)注意把握影響平衡移動(dòng)的因素以及平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算，此為化學(xué)平衡常考查問題．