Question

11．氮及其化合物在工业生产中应用广泛，回答下列问题：
（1）已知肼N₂H₄（1）的燃烧热为622.0kJ/mol，当用N₂O₄（1）做氧化剂时，肼可作火箭燃料，另知N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ•mol^-1，水的汽化焓为+44.0kJ/mol．则火箭点火时发生的热化学方程式为N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.5kJ/mol
（2）已知2NO₂（g）?N₂O₄（g），将一定量的NO₂、N₂O₄混合气体通入容积为2L的恒容密闭容器中
①若维持容器温度不变，反应过程中各物质的量浓度c随时间t的变化关系如图1所示．则a、b、c、d四个点所表示的反应体系中，气体颜色由深到浅的顺序是c＞d＞b＞a（填字母）．计算该温度下反应的平衡常数为1.11 L/mol
②若改变温度，平衡体系中N₂O₄的质量分数W随温度T的变化关系如图2所示，则A、B、C、D、E各状态中v（正）＜v（逆）的是D；维持T₁不变，设由E点到A点所需时间为x分钟，维持T₂不变，设由D点到C点所需时间为y分钟，则x＞y（填“＞”“＜”或“=”）

（3）一定条件下，某密闭容器已建立A（g）+B（g）?C（g）+D（g）△H＞0的化学平衡，其时间速率图象如图3所示，下列选项对于t₁时刻采取的可能操作及其平衡移动情况判断正确的是A
A、减小压强，同时升高温度，平衡正向移动
B、增加B（g）浓度，同时降低C（g）浓度，平衡不移动
C、增加A（g）浓度，同时降低温度，平衡不移动
D、保持容器温度压强不变通入稀有气体，平衡不移动
（4）工业上常利用吸热反应C（s）+2H₂O（g）?CO₂（g）+2H₂（g）制备氢气，某同学为了研究反应条件对化学平衡的影响，测得反应速率与时间的关系如图4所示．可见在t₁、t₃、t₅、t₇时反应都达到了平衡状态，如果t₂、t₄、t₆时都只改变了一个反应条件，则从t₁到t₈哪个时间段H₂O（g）的平衡转化率最低t₇-t₈．t₄时刻改变的条件是降低温度．

Answer 1

分析 （1）已知①N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l），△H=-19.5kJ/mol；
②N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l），△H=-622.0kJ/mol；
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol；
利用盖斯定律将②×2-①-③×4可得2N₂H₄（l）+N₂O₄（g）═3N₂（g）+4H₂O（g），并以此计算反应热；
（2）①c（NO₂）越大，颜色越深；根据图中的数据计算出平衡时各物质的浓度，再计算平衡常数；
②D点要达平衡，必须降低N₂O₄的百分含量，也就是逆向建立平衡，E点要到达平衡，必须升高N₂O₄的百分含量，正向建立平衡，A、B、C三点都在平衡线上，所以此三点的正逆反应速率相等；
温度越高反应速率越大，反应达到平衡时间越短；
（3）根据图3t₁时刻改变条件后v（正）瞬间增大，v（逆）减小，v（正）＜v（逆），则平衡一定正向移动，据此分析；
（4）该反应是一个反应前后气体体积增大的且是正反应是吸热的化学反应，t₂时逆反应速率增大，且平衡时反应速率大于t₂时反应速率，平衡向逆反应方向移动，t₈时反应速率增大，但平衡不移动，根据外界条件对化学反应速率的影响来分析解答．

解答 解：（1）已知①N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l），△H=-19.5kJ/mol；
②N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l），△H=-622.0kJ/mol；
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol；
利用盖斯定律将②×2-①-③×4可得2N₂H₄（l）+N₂O₄（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.5kJ/mol，
故答案为：N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.5kJ/mol；
（2）①从a到b，c（NO₂）增大，c点和d点分别是增大c（NO₂）后未达到平衡的点和平衡时的点，所以c点c（NO₂）大于d点，二氧化氮浓度越大颜色越深，故颜色由深到浅的顺序是?c＞d＞b＞a，由题图可知，平衡时c（NO₂）=0.6mol•L^-1，c（N₂O₄）=0.4mol•L^-1，故该温度下该反应的平衡常数K=$\frac{0.4}{0．{6}^{2}}$=1.11，
故答案为：?c＞d＞b＞a；1.11；
②A、B、C三点都在平衡线上，所以此三点的正逆反应速率相等，D点要达平衡，必须降低N₂O₄的百分含量，也就是逆向建立平衡，从而得出v（正）＜v（逆），E点要达平衡，必须提高N₂O₄的百分含量，也就是正向建立平衡，从而得出v（正）＞v（逆）；
温度越高反应速率越大，反应达到平衡时间越短，因为t₁＜t₂，所以x＞y，
故答案为：D；＞；
（3）根据图3t₁时刻改变条件后v（正）瞬间增大，v（逆）减小，v（正）＜v（逆），则平衡一定正向移动，故A正确；
故答案为：A；
（4）t₁到t₆平衡都逆向移动，而t₆时平衡正向移动，是因为增加反应物的浓度，而C是固体，所以是增加水蒸气的量，所以本身的转化率降低，t₈时反应速率增大，但平衡不移动，故平衡转化率最低t₇-t₈ （或“t₇到t₈”），t₄时刻速率都比原来速率小，平衡逆向，所以是降低温度，
故答案为：t₇-t₈；降低温度．

点评 本题综合考查了盖斯定律的应用、化学平衡和化学反应速率等知识，题目难度中等，题目涉及盖斯定律在计算中的应用、影响反应速率的因素、化学平衡的影响因素和平衡常数的计算等，做题时注意把握影响平衡移动的因素以及平衡常数的有关计算，此为化学平衡常考查问题．