Question

【题目】肼(N2H4)与N2O4是火箭发射中最常用的燃料与助燃剂，回答下列问题：

(1)T℃时，将一定量的NO2或N2O4充入一个容积为2L的恒容密闭容器中，发生反应2NO2(g)N2O4(g)，保持温度不变，各物质的浓度随时间变化关系如下表：

①c(Y)代表___________(填化学式)的浓度，20～40s内，用NO2表示的化学反应速率为___________。

②该反应的平衡常数K=___________。

③60s时容器内混合气体的密度为_____g·L－1。

④100s时改变的条件是___________，重新达到平衡时，与原平衡比较，NO2的体积分数将___________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)①已知2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g) △H=－QkJ·mol－1，相关化学键的键能如表所示。

使 1molN2O4(g)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是___________kJ(用代数式表示)

②相同温度下，向Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个恒压密闭容器中均充入1molN2H4(g)和1molN2O4(g)，三个容器的反应压强分别为p1、p2、p3。在其它条件相同的情况下，反应进行到tmin时，N2的体积分数如图所示，此时容器I___________(填“处于”或“不处于”)化学平衡状态，原因是___________。

Answer 1

【答案】N2O4 1.5×10-3mol/L L/mol 9.2 加入0.16molNO2 减小 3c+8d-8a-2b-Q 不处于 p1<p2<p3，压强越小，平衡时氮气的含量越大，容器I压强最小，反应速率最慢，若达平衡，氮气的百分含量应该最大，图像与此不符

【解析】

根据反应中二氧化氮和四氧化二氮的比例关系确定Y为四氧化二氮，根据表格数据分析，反应进行到60秒时到平衡，通过平衡常数计算公式算平衡常数。在100秒时二氧化氮的物质的量浓度增大，四氧化二氮的物质的量浓度不变，所以应是加入一定量的二氧化氮，加入二氧化氮相当于加压，平衡向四氧化二氮的方向进行，二氧化氮的体积分数减小。根据反应热等于反应物的键能总和-生成物的键能总和进行分析。根据方程式分析，压强增大，平衡逆向移动，氮气的体积分数减小。

（1）①通过表格分析，前20秒，X改变了0.080mol/L，而Y改变了(0.100-0.060)mol/L=0.040mol/L，说明Y为N2O4；20～40s内，用NO2表示的化学反应速率为 mol/(L·s)=1.5×10-3mol/(L·s)； ②反应2NO2(g)NO4(g)的平衡常数为=L/mol ；③容器的体积不变，全为气体，所以密度不变，混合气体的密度=0.100×92=9.2 g·L－1； ④从表格分析，100s时加入（0.200-0.120）×2mol=0.16molNO2，体系相当于加压，平衡向正向移动，二氧化氮的体积分数减小；

（2）①假设使 1molN2O4(g)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量为x，则有△H=－Q=2(4a+b) +x-3c-8d，x= 3c+8d-8a-2b-Q；

②根据方程式分析，压强越小，平衡时氮气的含量越大，容器I压强最小，反应速率最慢，若达平衡，氮气的百分含量应该最大，图像与此不符。