Question

【题目】氮的化合物在生产、生活中广泛存在

（1）键能是气态原子形成1mol化学键释放的最低能量。已知下列化学键的键能如表所示,写出1mol气态肼（NH2-NH2）燃烧生成氮气和水蒸气的热化学方程式_________

化学键	N≡N	O=O	N-N	N-H	O-H
键能/(kJ/mol)	946	497	193	391	463

（2）用焦炭还原NO的反应为：2NO(g)+C(s) N2(g)+CO2(g)，向容积均为1L的甲、乙、丙三个恒容恒温（反应温度分别为400℃、400℃、T℃）容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO，测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示：

t/min	0	10	20	30	40
n(NO）（甲容器）/mol	2.00	1.50	1.10	0.80	0.80
n(NO）（乙容器）/mol	1.00	0.80	0.65	0.53	0.45
n(NO）（丙容器）/mol	2.00	1.45	1.00	1.00	1.00

该反应为_____________（填“放热”或“吸热”）反应乙容器中的反应在60min时达到平衡状态，则0-60min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率V（NO）=_________

（3）用焦炭还原NO2的反应为：2NO2(g)+2C(s) N2(g)+2CO2(g)，在恒温条件下，1molNO2和足量C发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：

①A、B两点的浓度平衡常数关系：Kc(A)_____________Kc(B)（填“＜”或“＞”或“=”）。

②A、B、C三点中NO2的转化率最高的是_____________（填“A”或“B”或“C”）点。

③计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=____________（Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。

Answer 1

【答案】N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH= -544 kJ·mol-1 放热 0.01mol·L-1·min-1 = A 2Mpa

【解析】

（1）先根据题干信息写出化学反应方程式，然后根据焓变=反应物键能之和-生成物键能之和计算该反应的焓变，然后书写出热化学方程式；

（2）根据比较甲、丙容器中的数据，丙容器中先达到平衡，则说明丙容器中温度高，平衡时丙容器中NO的物质的量高于甲容器，说明温度升高平衡向逆方向移动，从而分析出该反应的热效应；根据2NO（g）+C（s）N2（g）+CO2（g），前后气体体积不变，相同温度下，甲与乙为等效平衡，故乙平衡时NO的物质的量为甲平衡时的一半，即为0.4mol，根据计算出060min内NO的平均反应速率；

（3）①平衡常数只与温度有关，温度不变化学平衡常数不变；

②2NO2（g）+2C（s）N2（g）+2CO2（g），增大压强平衡逆向移动，二氧化氮转化率减小；

③设生成二氧化碳2xmol，列三段式：

2NO2（g）+2C（s）N2（g）+2CO2（g）

起始（mol） 1 0 0

转化（mol） 2x x 2x

平衡（mol）1-2x x 2x

C点时NO2和CO2浓度相等，则1-2x=2x，解得：x=0.25，然后根据Kp的定义求解。

（1）1mol肼（NH2-NH2）燃烧生成氮气和水蒸气的化学反应方程式为：N2H4+O2=N2+2H2O，反应物总键能之和=（4×391+193+497）kJ/mol =2254 kJ/mol，生成物总键能之和=（946+4×463）kJ/mol =2798 kJ/mol，该反应反应热=反应物总键能之和-生成物总键能之和=2254 kJ/mol-2798 kJ/mol=-544 kJ/mol，故1mol气态肼（NH2-NH2）燃烧生成氮气和水蒸气的热化学反应方程式为：N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH= -544 kJ·mol-1；

（2）根据比较甲容器和丙容器中的数据，丙容器中先达到平衡，则说明丙容器中温度高，平衡时丙容器中NO的物质的量高于甲容器，说明温度升高平衡向逆方向移动，所以该反应是放热反应；

②根据2NO（g）+C（s）N2（g）+CO2（g），前后气体体积不变，相同温度下，甲与乙为等效平衡，故乙平衡时NO的物质的量为甲平衡时的一半，即为0.4mol，则0200min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v（NO）===0.01mol·L-1·min-1

（3）①A、B两点的温度相同，平衡常数只与温度有关，故浓度平衡常数关系：Kc（A）=Kc（B）；

②2NO2（g）+2C（s）N2（g）+2CO2（g），增大压强平衡逆向移动，故A、B、C三点中NO2的转化率最高的是A点；

③设生成二氧化碳2xmol，列三段式：

2NO2（g）+2C（s）N2（g）+2CO2（g）

起始（mol） 1 0 0

转化（mol） 2x x 2x

平衡（mol）1-2x x 2x

C点时NO2和CO2浓度相等，则1-2x=2x，解得：x=0.25，因C点时NO2和CO2浓度相等，则NO2和CO2的分压也相等，即Kp（NO2）=Kp（CO2）=，Kp（N2）=，Kp（C）==2MPa。