Question

11．阱（N ₂H₄）常用于火箭或原電池的燃料．己知：
①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ•mol
③H₂O（g）=H₂O（1）△H=-44kJ/mol
（1）2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（1）△H=-1311.7kJ．mol^-1
（2）一定溫度下，將N₂H₄與N0₂以體積比1：1置于10L密閉容器中發生反應：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（1）
下列不能說明反應達到平衡狀態的是ac．（填序號）
a．混合氣體密度保持不變　　　　b．混合氣體顏色保持不變
c．N₂H₄比與NO₂體積比保持不變　d．體系壓強保持不變
（3）在10L的密閉容器中發生上述反應，容器內部分物質的物質的量變化如下表：

物質的量/時間	n（N2H4）	n（NO2）	n（N2）
起始	0.8	1.6	0
第2min	0.6	a	0.3
第5min	0.4	1.2	0.6
第6min	0.4	1.2	0.6
第10min	0.6	1.4	0.3

前2min內NO₂的平均反應速率為0.01mol/（L•min）．平衡時N0₂的轉化率25%；（2）中反應平衡常數表達式為K=$\frac{{c}^{3}（{N}_{2}）}{{c}^{2}（{N}_{2}{H}_{4}）•{c}^{2}（N{O}_{2}）}$，計算該溫度下反應的平衡常數K=0.9375．反應在第6min時改變了條件，改變的條件可能是bc（填序號）a．使用催化劑b．升高溫度c．擴大容器容積d．增加N0₂的量
（4）若在一定溫度下，（2）中反應的平衡常數為20，反應到某時刻測得N₂H₄、NO₂、N₂的溶度均為0.1mol．L^-1，此時v正＞v逆．

Answer 1

分析 （1）已知：①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ•mol
③H₂O（g）=H₂O（1）△H=-44kJ/mol
②×2-①+③×4得到：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（1）根據蓋斯定律計算反應的焓變；
（2）根據化學平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量來判斷平衡；
（3）根據v=$\frac{△c}{△t}$計算反應速率，根據轉化率等于變化量和初始量的比值來計算；平衡常數K=$\frac{各生成物平衡濃度系數次冪之積}{各反應物平衡濃度系數次冪之積}$，根據影響化學反應速率和平衡移動的因素來回答；
（4）根據Qc可K的關系確定反應的移動方向，進而確定正逆反應速率的大小．

解答 解：（1）已知：①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ•mol
③H₂O（g）=H₂O（1）△H=-44kJ/mol
②×2-①+③×4得到：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（1）根據蓋斯定律，△H=2×（-534.0kJ/mol）-67.7kJ/mol+4×（-44kJ/mol）=-1311.7kJ/mol；
故答案為：-1311.7；
（2）a．混合氣體密度等于質量和體積的比值，但是密度始終保持不變，所以不一定是平衡狀態，故錯誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說明各組分的濃度不隨著時間的改變而改變，達到了平衡，故正確；
c．將N₂H₄與N0₂以體積比1：1置于密閉容器中，N₂H₄比與NO₂體積比始終保持不變，此時不一定是平衡狀態，故錯誤；
d．反應前后氣體的系數和不變化，所以體系壓強保持不變，說明反應達到了平衡，故正確；
故選ac；
（3）前2min內NO₂的平均反應速率為$\frac{\frac{0.8mol-0.6mol}{10L}}{2min}$=0.01mol/（L•min），平衡時N0₂的轉化率$\frac{1.6-1.2}{1.6}$×100%=25%，（2）中反應平衡常數表達式為K=$\frac{{c}^{3}（{N}_{2}）}{{c}^{2}（{N}_{2}{H}_{4}）•{c}^{2}（N{O}_{2}）}$，計算該溫度下反應的平衡常數K=$\frac{0．{6}^{3}}{1．{2}^{2}×0．{4}^{2}}$=0.9375，反應在第6min時改變了條件，此時各組分的濃度仍然保持不變，但是到了10min時，反應物的濃度增加，產物濃度減小，所以改變的條件可能是升高溫度或是擴大容器容積，平衡逆向移動的結果，故選bc；故答案為：0.01mol/（L•min）；25%；K=$\frac{{c}^{3}（{N}_{2}）}{{c}^{2}（{N}_{2}{H}_{4}）•{c}^{2}（N{O}_{2}）}$；0.9375；bc；
（4）若在一定溫度下，（2）中反應的平衡常數為20，反應到某時刻測得N₂H₄、NO₂、N₂的溶度均為0.1mol．L^-1，此時Qc=$\frac{0．{1}^{3}}{0．{1}^{2}×0．{1}^{2}}$=10＜K，所以v正＞v逆，故答案為：＞．

點評 本題考查學生蓋斯定律的應用、反應速率的計算以及化學平衡的有關計算等知識，屬于綜合知識的考查，難度中等．