Question

18．偏二甲肼与N₂O₄ 是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：
（CH₃）₂NNH₂（l）+2N₂O₄（l）=2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O（g） （Ⅰ）
（1）反应（Ⅰ）中氧化剂是N₂O₄．
（2）火箭残骸中常现红棕色气体，原因为：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H  （Ⅱ）
当温度升高时，气体颜色变深，则反应（Ⅱ）中△H＞0（填“＞”或“＜”），保持温度和体积不变向上述平衡体系中再充入一定量的N₂O₄，再次达到平衡时，混合气体中NO₂的体积分数减小（填“增大”、“减小”或“不变”），混合气体的颜色变深（填“变深”或“变浅”）．
（3）一定温度下，将1mol N₂O₄充入一恒压密闭容器中发生反应（Ⅱ），下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是acd．

若在相同温度下，上述反应改在体积为10L的恒容密闭容器中进行，平衡常数不变（填“增大”“不变”或“减小”），反应3s后NO₂的物质的量为0.6mol，则0～3s内的平均反应速率v（N₂O₄）=0.01mol•L^-1•s^-1．

Answer 1

分析 （1）在氧化还原反应中化合价降低的反应物是氧化剂；
（2）升高温度，平衡向吸热反应方向移动；保持温度和体积不变向上述平衡体系中再充入一定量的N₂O₄，相对于成比例增大反应物，即增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，但二氧化氮的浓度一定增大；
（3）根据达到平衡状态，各组分浓度不变，正逆反应速率相等进行判断；化学平衡常数只与温度有关，与物质的浓度无关；根据v（NO₂）=$\frac{△c}{△t}$计算NO₂的化学反应速率，再根据同一反应中、同一时间段内反应速率之比等于计量数之比计算v（N₂O₄）．

解答 解：（1）反应（Ⅰ）中，N₂O₄（l）中N元素得电子化合价降低，N₂O₄（l）是氧化剂，（CH₃）₂NNH₂（l）中碳元素化合价升高，是还原剂，
故答案为：N₂O₄；
（2）升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，当温度升高时，气体颜色变深，平衡向正反应方向移动，所以正反应是吸热反应即△H＞0；保持温度和体积不变向上述平衡体系中再充入一定量的N₂O₄，相对于成比例增大反应物，即增大压强平衡向气体体积减小的方向移动即逆反应方向，所以NO₂的体积分数减小，但二氧化氮的浓度仍然增大，则混合气体的颜色变深，
故答案为：＞；减小；变深；
（3）a、反应方程式两边气体的质量不相等，密度不变，说明达到了平衡状态，故a正确；
b、反应过程中，反应热不会变化，不是变量，无法判断是否达到平衡状态，故b错误；
c、根据图象，正反应速率不变，则说明达到了平衡状态，故c正确；
d、四氧化二氮的转化率不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故d正确；
化学平衡常数只与温度有关，与物质的浓度无关，所以平衡常数K不变；
v（NO₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.6mol}{10L}}{3s}$=0.02mol/L•s，则v（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$v（NO₂）=0.01mol/（L•s），
故答案为：acd；不变；0.01．

点评 本题考查了化学平衡状态的判断、化学反应速率的计算等知识，题目难度中等，注意掌握化学平衡状态的判断方法、明确化学反应速率与化学及计量数成正比，试题培养了学生灵活应用所学知识的能力．