Question

18．肼（N₂H₄）常用于火箭或原电池的燃料．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）一定温度下，将N₂H₄与NO₂以体积比1：1置于10L密闭容器中发生反应：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）?3N₂（g）+4H₂O（1），下列不能说明反应达到平衡状态的是ac．（填序号）
a．混合气体密度保持不变　　　　    b．混合气体颜色保持不变
c．N₂H₄比与NO₂体积比保持不变　     d．体系压强保持不变
（3）在10L的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量变化如下表：

物质的量/时间	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内NO₂的平均反应速率为0.01mol/（L•min）．平衡时NO₂的转化率25%；（2）中反应平衡常数表达式为K=$\frac{c{\;}^{3}（N{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（N{\;}_{2}H{\;}_{4}）•c{\;}^{2}（NO{\;}_{2}）}$，计算该温度下反应的平衡常数K=0.9375．反应在第6min时改变了条件，改变的条件可能是bc（填序号）
a．使用催化剂  b．升高温度  c．扩大容器容积  d．增加NO₂的量
（4）若在一定温度下，（2）中反应的平衡常数为20，反应到某时刻测得N₂H₄、NO₂、N₂的溶度均为0.1mol•L^-1，此时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）根据盖斯定律计算反应的焓变；
（2）根据化学平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量来判断平衡；
（3）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算反应速率，根据转化率等于变化量和初始量的比值来计算；平衡常数K=$\frac{各生成物平衡浓度系数次幂之积}{各反应物平衡浓度系数次幂之积}$，根据影响化学反应速率和平衡移动的因素来回答；
（4）根据Qc可K的关系确定反应的移动方向，进而确定正逆反应速率的大小．

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）根据盖斯定律，△H=2×（-534.0kJ/mol）-67.7kJ/mol+4×（-44kJ/mol）=-1311.7kJ/mol；
故答案为：-1311.7；
（2）a．混合气体密度等于质量和体积的比值，但是密度始终保持不变，所以不一定是平衡状态，故错误；
b．混合气体颜色保持不变，说明各组分的浓度不随着时间的改变而改变，达到了平衡，故正确；
c．将N₂H₄与N0₂以体积比1：1置于密闭容器中，N₂H₄比与NO₂体积比始终保持不变，此时不一定是平衡状态，故错误；
d．反应前后气体的系数和不变化，所以体系压强保持不变，说明反应达到了平衡，故正确；
故选ac；
（3）前2min内NO₂的平均反应速率为$\frac{\frac{0.8mol-0.6mol}{10L}}{2min}$=0.01mol/（L•min），平衡时N0₂的转化率$\frac{1.6-1.2}{1.6}$×100%=25%，（2）中反应平衡常数表达式为K=$\frac{c{\;}^{3}（N{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（N{\;}_{2}H{\;}_{4}）•c{\;}^{2}（NO{\;}_{2}）}$，计算该温度下反应的平衡常数K=$\frac{0.6{\;}^{3}}{1.2{\;}^{2}×0.4{\;}^{2}}$=0.9375，反应在第6min时改变了条件，此时各组分的浓度仍然保持不变，但是到了10min时，反应物的浓度增加，产物浓度减小，所以改变的条件可能是升高温度或是扩大容器容积，平衡逆向移动的结果，故选bc；
故答案为：0.01mol/（L•min）；25%；K=$\frac{c{\;}^{3}（N{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（N{\;}_{2}H{\;}_{4}）•c{\;}^{2}（NO{\;}_{2}）}$；0.9375；bc；
（4）若在一定温度下，（2）中反应的平衡常数为20，反应到某时刻测得N₂H₄、NO₂、N₂的溶度均为0.1mol．L^-1，此时Qc=$\frac{0.1{\;}^{3}}{0.1{\;}^{2}×0.1{\;}^{2}}$=10＜K，所以v正＞v逆，故答案为：＞．

点评 本题考查学生盖斯定律的应用、反应速率的计算以及化学平衡的有关计算等知识，属于综合知识的考查，难度中等．