Question

4．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），N₂O₄為無(wú)色氣體．
①在上述條件下反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則反應(yīng)的△H＜0（填寫“＞”、“＜”、“=”）
②一定溫度下，在密閉容器中反應(yīng)2NO₂（g）═N₂O₄（g）達(dá)到平衡，達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志BDE．
A用NO₂、N₂O₄的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率之比為2：1的狀態(tài)
B單位時(shí)間內(nèi)生成n mol N₂O₄的同時(shí)生成2nmolNO₂
C 混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)
D混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)
E混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)
③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 減小NO₂的濃度    B 降低溫度    C 增大壓強(qiáng)   D 升高溫度
（2）25℃時(shí)，0.1molN₂H₄（l）與足量N₂O₄（l）完全反應(yīng)生成N₂（g）和H₂O（l），放出61.25kJ的熱量．請(qǐng)寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225kJ/mol．
（3）17℃、1.01×10⁵Pa，往10L密閉容器中充入NO₂，達(dá)到平衡時(shí)，n（NO₂）=2.0mol，
n（N₂O₄）=1.6mol．則反應(yīng)初始時(shí)，充入NO₂的物質(zhì)的量濃度為0.52mol/L；NO₂的轉(zhuǎn)化率為61.5%；該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為4；該溫度下反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常數(shù)K為0.25．

Answer 1

分析 （1）①△H-T△S＜0的反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行；
②可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析；
③平衡正向移動(dòng)可以通過(guò)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；
（2）根據(jù)熱化學(xué)方程式的意義以及熱化學(xué)方程式的書寫方法來(lái)寫；
（3）依據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算出反應(yīng)初始時(shí)充入NO₂的物質(zhì)的量濃度，再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算出二氧化氮的初始濃度；根據(jù)轉(zhuǎn)化率=$\frac{反應(yīng)消耗量}{反應(yīng)初始量}$×100%計(jì)算出二氧化氮的轉(zhuǎn)化率；根據(jù)K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{c（N{O}_{2}）^{2}}$計(jì)算出該反應(yīng)的平衡常數(shù)；逆反應(yīng)的平衡常數(shù)和正反應(yīng)的平衡常數(shù)成倒數(shù)計(jì)算該溫度下反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常數(shù)K．

解答 解：（1）△H-T△S＜0的反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)△S＜0，若反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，△H必須小于0，
故答案為：＜；
②A．速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．生成n mol N₂O₄的同時(shí)生成2nmolNO₂，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．密度始終不變，所以密度不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D．顏色不變，說(shuō)明二氧化氮的濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
E．平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變，說(shuō)明氣體物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故E正確；
答案為：BDE；
③A．減小二氧化氮的濃度，平衡逆向移動(dòng)，NO₂轉(zhuǎn)化率減小，故A錯(cuò)誤；
B．降低溫度平衡向正向移動(dòng)，NO₂轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；
C．增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，NO₂轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
D．升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，NO₂轉(zhuǎn)化率減小，故D錯(cuò)誤；
答案為：BC；
（2）1molN₂H₄（l）與足量N₂O₄（l）完全反應(yīng)生成N₂（g）和H₂O（l），放612.5kJ的熱量，其熱化學(xué)方程式為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225kJ/mol，
故答案為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225kJ/mol；
（3）17℃、1.01×10⁵Pa，往10L密閉容器中充入NO₂，達(dá)到平衡時(shí)n（NO₂）=2.0mol，n（N₂O₄）=1.6mol，根據(jù)反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）可知反應(yīng)初始時(shí)，充入NO₂的物質(zhì)的量為：2.0mol+1.6mol×2=5.2mol，則充入NO₂的物質(zhì)的量濃度為：$\frac{5.2mol}{10L}$=0.52mol/L；
平衡時(shí)消耗二氧化氮的物質(zhì)的量為1.6mol×2=3.2mol，則NO₂的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{3.2mol}{5.2mol}$≈61.5%；
該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{c（N{O}_{2}）^{2}}$=$\frac{\frac{1.6}{10}}{（\frac{2.0}{10}）^{2}}$=4；
該溫度下反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常數(shù)K′=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{c（N{O}_{2}）^{2}}$=$\frac{1}{K}$=0.25mol/L，
故答案為：0.52mol/L；61．%；4；0.25．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，題目難度中等，涉及化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的計(jì)算、熱化學(xué)方程式書寫、反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷、化學(xué)平衡及其影響等知識(shí)，明確化學(xué)平衡常數(shù)的概念及表達(dá)式為解答關(guān)鍵，注意掌握反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用能力．