Question

2．工業(yè)合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△=-92.3kJ/mol．一定溫度下，向體積為2L的密閉容器中加入1mol N₂和3mol H₂，經(jīng)2min后達(dá)到平衡，平衡時測得NH₃的濃度為0.5mol/L．
（1）2min 內(nèi)H₂的反應(yīng)速率v（H₂）=0.375mol/（L•min）；
（2）充分反應(yīng)并達(dá)到平衡時，放出的熱量小于92.3kJ（填“大于”、“小于”或“等于”）．
原因是可逆反應(yīng)最終為動態(tài)平衡，始終達(dá)不到最大放出熱量．
（3）下列說法可證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的C、D．
A．單位時間內(nèi)，斷開1mol N≡N，同時斷開3mol H-H
B．單位時間內(nèi)，形成1mol N≡N，同時形成3mol N-H
C．單位時間內(nèi)，斷開1mol N≡N，同時斷開6mol N-H
D．單位時間內(nèi)，形成1mol N≡N，同時斷開3mol H-H
（4）氨的一個重要用途是用于制備火箭發(fā)射原料N₂H₄（肼），已知：火箭發(fā)射的原理是N₂H₄（肼）在NO₂中燃燒，生成N₂、水蒸氣．根據(jù)如下反應(yīng)：
N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H₁=+67.7kJ/mol
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.0kJ/mol
寫出在相同狀態(tài)下，發(fā)射火箭反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-947.6kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 一定溫度下，向體積為2L的密閉容器中加入1mol N₂和3mol H₂，經(jīng)2min后達(dá)到平衡，平衡時測得NH₃的濃度為0.5mol/L，則
          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始    0.5        1.5               0
轉(zhuǎn)化   0.25       0.75              0.5
（1）結(jié)合v=$\frac{△c}{△t}$計算；
（2）合成氨反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不能完全轉(zhuǎn)化；
（3）結(jié)合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判定平衡狀態(tài)；
（4）①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H₁=+67.7kJ/mol
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.0kJ/mol
結(jié)合蓋斯定律可知②×3-①得到2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）．

解答 解：（1）2min 內(nèi)H₂的反應(yīng)速率v（H₂）=$\frac{0.75mol/L}{2min}$=0.375 mol/（L•min），故答案為：0.375 mol/（L•min）；
（2）充分反應(yīng)并達(dá)到平衡時，放出的熱量小于92.3kJ，因逆反應(yīng)最終為動態(tài)平衡，始終達(dá)不到最大放出熱量，
故答案為：小于；  可逆反應(yīng)最終為動態(tài)平衡，始終達(dá)不到最大放出熱量；
（3）A．單位時間內(nèi)，斷開1mol N≡N，同時斷開3mol H-H，只體現(xiàn)正反應(yīng)速率關(guān)系，不能判定平衡，故A不選；
B．單位時間內(nèi)，形成1mol N≡N，同時形成3mol N-H，只能體現(xiàn)逆反應(yīng)速率關(guān)系，不能判定平衡，故B不選；
C．單位時間內(nèi)，斷開1mol N≡N，同時斷開6mol N-H，可知正逆反應(yīng)速率相等，為平衡狀態(tài)，故C選；
D．單位時間內(nèi)，形成1mol N≡N，同時斷開3mol H-H，可知正逆反應(yīng)速率相等，為平衡狀態(tài)，故D選；
故答案為：C、D；  
（4）①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H₁=+67.7kJ/mol
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.0kJ/mol
結(jié)合蓋斯定律可知②×3-①得到2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=（-534.0kJ/mol）×2-（+67.7kJ/mol）=-947.6 kJ•mol^-1，即熱化學(xué)方程式為2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-947.6 kJ•mol^-1，
故答案為：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-947.6 kJ•mol^-1．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算，為高頻考點，把握速率計算、平衡判定、蓋斯定律應(yīng)用為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意蓋斯定律在焓變計算中的應(yīng)用，題目難度不大．