Question

16．肼（N₂H₄）與N₂O₄，是火箭發(fā)射中最常用的燃料與助燃劑．
（1）已知：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225kJ．mol^-1

化學鍵	N-H	N-N	N≡N	O-H
鍵能（kJ．mol-1）	390	190	946	460

則使1mol N₂O₄ （l）完全分解成相應的原子時需要吸收的能量是1793kJ．
（2）800℃時，某密閉容器中存在如下反應：2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）△H＞0，若開始向容器中加入1mol/L的NO₂，反應過程中NO的產率隨時間的變化如圖曲線I所示．
①反應Ⅱ相對于反應I而言，改變的條件可能是加入催化劑．
②請在圖中繪制出在其它條件與反應I相同時，反應在820℃時進行，NO的產率隨時間的變化曲線．

③800℃時，若開始時向容器中同時加入1mol/LNO、0.2mol/LO₂、0.55mol/L N0₂，則v_（正）＞v_（逆）
（3）己知N₂H₄（g）?2NO₂（g）△H=+57.20kJ/mol，t時，將一定量的NO₂、N₂O₄，充人一個容器為2L的恒容密閉容器中，濃度隨時間變化關系如下表所示：

時間/min	0	5	10	15	20	25	30
c（X）/（mol/L）	0.2	c	0.6	0.6	1.0	c1	c1
c（Y）（mol/L）	0.6	c	0.4	0.4	0.4	c2	c2

①c（ X）代表NO₂（填化學式）的濃度，該反應的平衡常數(shù)K=0.9．
②前10min內用NO₂表示的反應速率為0.04mol/（L．min），20min時改變的條件是增大NO₂的濃度；重新達到平衡時，NO₂的百分含量b（填選項前字母）．
a．增大 b．減小 c．不變 d．無法判斷．

Answer 1

分析 （1）反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能；
（2）①反應Ⅱ相對于反應Ⅰ而言，反應速率加快，平衡時NO的產率不變，正反應為氣體體積增大的吸熱反應，不能為升高溫度或增大壓強，可能是使用催化劑；
②升高溫度，反應速率加快，到達平衡時間縮短，平衡向正反應方向移動，NO的產率增大；
③若開始向容器中加入1 mol/L的NO₂，發(fā)生反應：2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g），二氧化氮與NO的物質的量之比為1：1，則反應過程中NO的產率與NO的濃度相等，故平衡時NO濃度為0.6mol/L，利用三段式計算平衡時各組分濃度，代入K=$\frac{c{\;}^{2}（NO）×c（O{\;}_{2}）}{{c}^{2}（NO{\;}_{2}）}$計算平衡常數(shù)，再計算此時的濃度商Qc，與平衡常數(shù)相比判斷反應進行方向，進而確定v（正）、v（逆）相對大小；
（3）①X、Y的起始濃度分別為0.2mol/L、0.6mol/L，前10min內，X濃度增大了0.4mol/L、Y的濃度減小0.2mol/L，由于NO₂、N₂O₄與按物質的量2：1反應，則X為NO₂、Y為N₂O₄；
平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（NO{\;}_{2}）}{c（N{\;}_{2}O{\;}_{4}）}$，代入物質的濃度計算；
②根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NO₂）；20min時，Y（N₂O₄）的濃度不變，X（NO₂）的濃度增大，改變的條件應是增大NO₂的濃度，等效為增大壓強，平衡向生成N₂O₄的向逆反應進行，減少2molNO₂的同時混合氣體總物質的量減小1mol，則混合氣體中NO₂的百分含量減小．

解答 解：（1）設1mol N₂O₄（1）完全分解成相應的原子時需要吸收的能量QKJ，則：
190kJ/mol×2+390kJ/mol×8+QkJ/mol-946kJ/mol×3-460kJ/mol×8=-1225 kJ/mol，
解得Q=1793，
故答案為：1793kJ；
（2）①反應Ⅱ相對于反應Ⅰ而言，反應速率加快，平衡時NO的產率不變，正反應為氣體體積增大的吸熱反應，不能為升高溫度或增大壓強，可能是加入催化劑，
故答案為：加入催化劑；
②升高溫度，反應速率加快，到達平衡時間縮短，平衡向正反應方向移動，NO的產率增大，反應在820℃時進行，NO的產率隨時間的變化曲線為：，
故答案為：；
③若開始向容器中加入1 mol/L的NO₂，發(fā)生反應：2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g），二氧化氮與NO的物質的量之比為1：1，則反應過程中NO的產率與NO的濃度相等，故平衡時NO濃度為0.6mol/L，則：
            2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）
開始（mol/L）：1         0       0
轉化（mol/L）：0.6       0.6     0.3
平衡（mol/L）：0.4       0.6     0.3
則平衡常數(shù)K=$\frac{c{\;}^{2}（NO）×c（O{\;}_{2}）}{{c}^{2}（NO{\;}_{2}）}$=$\frac{0．{6}^{2}×0.3}{0．{4}^{2}}$=0.675，此時的濃度商Qc=$\frac{{1}^{2}×0.2}{0.5{5}^{2}}$=0.66＜K=0.675，故反應向正反應進行，則v（正）＞v（逆），
故答案為：＞；
（3）①X、Y的起始濃度分別為0.2mol/L、0.6mol/L，10min時到達平衡，X濃度增大了0.4mol/L、Y的濃度減小0.2mol/L，由于NO₂、N₂O₄與按物質的量2：1反應，則X為NO₂、Y為N₂O₄；
平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（NO{\;}_{2}）}{c（N{\;}_{2}O{\;}_{4}）}$=$\frac{0．{6}^{2}}{0.4}$=0.9，
故答案為：NO₂；0.9；
②v（NO₂）=$\frac{0.6mol/L-0.2mol/L}{10min}$=0.04mol/（L．min）；20min時，Y（N₂O₄）的濃度不變，X（NO₂）的濃度增大，改變的條件應是增大NO₂的濃度，等效為增大壓強，平衡向生成N₂O₄的向逆反應進行，減少2molNO₂的同時混合氣體總物質的量減小1mol，則混合氣體中NO₂的百分含量減小，
故答案為：0.04mol/（L．min）；增大NO₂的濃度；b．

點評 本題考查化學平衡有關計算、化學平衡影響移動、反應熱計算等，是對學生綜合能力的考查，難度中等．