Question

【题目】Ⅰ.火箭升空需要高能的燃料，经常是用N2O4和N2H4作为燃料，工业上利用N2和H2可以合成NH3，NH3又可以进一步制备联氨(N2H4)等。已知：

N2(g) + 2O2(g)＝2NO2(g) △H= +67.7kJ·mol－1

N2H4(g) + O2(g)＝N2(g) + 2H2O(g) △H=－534.0kJ·mol－1

NO2(g)1/2N2O4(g) △H=－26.35kJ·mol－1

试写出气态联氨在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：___。

Ⅱ.1100℃时，体积为2L的恒容容器中发生如下反应：Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)。

（1）下列能判断反应达到平衡状态的是____。

A．容器中压强不变 B．混合气体密度不变

C．1molH-H键断裂同时形成2 mol H-O D．H2的体积分数不变

（2）若2min时反应达平衡，此时气体质量增加8g，则用H2表示该反应的反应速率为___。

（3）某温度下该反应达平衡状态，测得混合气体的平均相对分子质量为14，则该温度下的平衡常数K为_____。

（4）若反应达平衡后，加入少量的H2，再次平衡后，H2O的体积分数___(填“增大”、“减小”或“不变”)。

Answer 1

【答案】2N2H4(g)+N2O4(g)＝3N2(g)+4H2O(g) △H=－1083.0kJ·mol－1 BD 0.125mol/(L·min) 81 不变

【解析】

Ⅰ.依据盖斯定律计算可得；

Ⅱ.（1）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化；

（2）根据气体增加的质量与氢气之间的关系计算氢气的平均反应速率；

（3）依据平均相对分子质量计算平衡时氢气和水蒸气的物质的量比，再依据化学平衡常数公式计算；

（4）若反应达平衡后，加入少量的氢气，平衡向正反应方向移动，因温度不变化学平衡常数不变，所以再次平衡后，氢气和水的物质的量比不变。

Ⅰ.将已知反应依次编号为①②③，根据盖斯定律可知，②×2-①-③×2得2N2H4（g）+N2O4（g）=3N2（g）+4H2O（g），故△H=2×（-534.0kJmol-1）-67.7kJmol-1-2×（-26.35kJmol-1）=-1083.2kJmol-1，故答案为：2N2H4（g）+N2O4（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-1083.0 kJ/mol；

Ⅱ.（1）A、该反应是一个气体体积不变的反应，无论反应是否达到平衡状态，容器中压强始终不变，容器中压强不变不能据此判断是否达到平衡状态，故错误；

B、该反应是一个气体质量增大的反应，当恒容容器中混合气体密度不变时，说明反应达到平衡状态，故正确；

C、无论反应是否达到平衡状态，都存在1mol H-H键断裂同时形成2mol H-O，1molH-H键断裂同时形成2 mol H-O不能据此判断是否达到平衡状态，故错误；

D、H2的体积分数不变时，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；

BD正确，故答案为：BD；

（2）第2min时，气体质量增加8g，由方程式可知参加反应的氢气的物质的量为mol=0.5mol，则氢气的平均反应速率=0.125mol/（L．min），故答案为：0.125mol/（L·min）；

（3）某温度下该反应达平衡状态，测得混合气体的平均相对分子质量为14，设氢气的物质的量为xmol、水蒸气的物质的量为ymol，则平均相对分子质量= =14，解得x：y=1：3，即同一容器中氢气和水的浓度之比为1：3，则该温度下的平衡常数K===81，故答案为：81；

（4）若反应达平衡后，加入少量的氢气，平衡向正反应方向移动，因温度不变化学平衡常数不变，所以再次平衡后，氢气和水的物质的量比不变，则水的体积分数不变，故答案为：不变。