Question

16．肼（N₂H₄）與N₂O₄，是火箭發(fā)射中最常用的燃料與助燃劑．
（1）已知：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225kJ．mol^-1

化學(xué)鍵	N-H	N-N	N≡N	O-H
鍵能（kJ．mol-1）	390	190	946	460

則使1mol N₂O₄ （l）完全分解成相應(yīng)的原子時(shí)需要吸收的能量是1793kJ．
（2）800℃時(shí)，某密閉容器中存在如下反應(yīng)：2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）△H＞0，若開(kāi)始向容器中加入1mol/L的NO₂，反應(yīng)過(guò)程中NO的產(chǎn)率隨時(shí)間的變化如圖曲線I所示．
①反應(yīng)Ⅱ相對(duì)于反應(yīng)I而言，改變的條件可能是加入催化劑．
②請(qǐng)?jiān)趫D中繪制出在其它條件與反應(yīng)I相同時(shí)，反應(yīng)在820℃時(shí)進(jìn)行，NO的產(chǎn)率隨時(shí)間的變化曲線．

③800℃時(shí)，若開(kāi)始時(shí)向容器中同時(shí)加入1mol/LNO、0.2mol/LO₂、0.55mol/L N0₂，則v_（正）＞v_（逆）
（3）己知N₂H₄（g）?2NO₂（g）△H=+57.20kJ/mol，t時(shí)，將一定量的NO₂、N₂O₄，充人一個(gè)容器為2L的恒容密閉容器中，濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如下表所示：

時(shí)間/min	0	5	10	15	20	25	30
c（X）/（mol/L）	0.2	c	0.6	0.6	1.0	c1	c1
c（Y）（mol/L）	0.6	c	0.4	0.4	0.4	c2	c2

①c（ X）代表NO₂（填化學(xué)式）的濃度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.9．
②前10min內(nèi)用NO₂表示的反應(yīng)速率為0.04mol/（L．min），20min時(shí)改變的條件是增大NO₂的濃度；重新達(dá)到平衡時(shí)，NO₂的百分含量b（填選項(xiàng)前字母）．
a．增大 b．減小 c．不變 d．無(wú)法判斷．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；
（2）①反應(yīng)Ⅱ相對(duì)于反應(yīng)Ⅰ而言，反應(yīng)速率加快，平衡時(shí)NO的產(chǎn)率不變，正反應(yīng)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，不能為升高溫度或增大壓強(qiáng)，可能是使用催化劑；
②升高溫度，反應(yīng)速率加快，到達(dá)平衡時(shí)間縮短，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NO的產(chǎn)率增大；
③若開(kāi)始向容器中加入1 mol/L的NO₂，發(fā)生反應(yīng)：2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g），二氧化氮與NO的物質(zhì)的量之比為1：1，則反應(yīng)過(guò)程中NO的產(chǎn)率與NO的濃度相等，故平衡時(shí)NO濃度為0.6mol/L，利用三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分濃度，代入K=$\frac{c{\;}^{2}（NO）×c（O{\;}_{2}）}{{c}^{2}（NO{\;}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)，再計(jì)算此時(shí)的濃度商Qc，與平衡常數(shù)相比判斷反應(yīng)進(jìn)行方向，進(jìn)而確定v（正）、v（逆）相對(duì)大��；
（3）①X、Y的起始濃度分別為0.2mol/L、0.6mol/L，前10min內(nèi)，X濃度增大了0.4mol/L、Y的濃度減小0.2mol/L，由于NO₂、N₂O₄與按物質(zhì)的量2：1反應(yīng)，則X為NO₂、Y為N₂O₄；
平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（NO{\;}_{2}）}{c（N{\;}_{2}O{\;}_{4}）}$，代入物質(zhì)的濃度計(jì)算；
②根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（NO₂）；20min時(shí)，Y（N₂O₄）的濃度不變，X（NO₂）的濃度增大，改變的條件應(yīng)是增大NO₂的濃度，等效為增大壓強(qiáng)，平衡向生成N₂O₄的向逆反應(yīng)進(jìn)行，減少2molNO₂的同時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量減小1mol，則混合氣體中NO₂的百分含量減�。�

解答 解：（1）設(shè)1mol N₂O₄（1）完全分解成相應(yīng)的原子時(shí)需要吸收的能量QKJ，則：
190kJ/mol×2+390kJ/mol×8+QkJ/mol-946kJ/mol×3-460kJ/mol×8=-1225 kJ/mol，
解得Q=1793，
故答案為：1793kJ；
（2）①反應(yīng)Ⅱ相對(duì)于反應(yīng)Ⅰ而言，反應(yīng)速率加快，平衡時(shí)NO的產(chǎn)率不變，正反應(yīng)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，不能為升高溫度或增大壓強(qiáng)，可能是加入催化劑，
故答案為：加入催化劑；
②升高溫度，反應(yīng)速率加快，到達(dá)平衡時(shí)間縮短，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NO的產(chǎn)率增大，反應(yīng)在820℃時(shí)進(jìn)行，NO的產(chǎn)率隨時(shí)間的變化曲線為：，
故答案為：；
③若開(kāi)始向容器中加入1 mol/L的NO₂，發(fā)生反應(yīng)：2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g），二氧化氮與NO的物質(zhì)的量之比為1：1，則反應(yīng)過(guò)程中NO的產(chǎn)率與NO的濃度相等，故平衡時(shí)NO濃度為0.6mol/L，則：
            2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）
開(kāi)始（mol/L）：1         0       0
轉(zhuǎn)化（mol/L）：0.6       0.6     0.3
平衡（mol/L）：0.4       0.6     0.3
則平衡常數(shù)K=$\frac{c{\;}^{2}（NO）×c（O{\;}_{2}）}{{c}^{2}（NO{\;}_{2}）}$=$\frac{0．{6}^{2}×0.3}{0．{4}^{2}}$=0.675，此時(shí)的濃度商Qc=$\frac{{1}^{2}×0.2}{0.5{5}^{2}}$=0.66＜K=0.675，故反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，則v（正）＞v（逆），
故答案為：＞；
（3）①X、Y的起始濃度分別為0.2mol/L、0.6mol/L，10min時(shí)到達(dá)平衡，X濃度增大了0.4mol/L、Y的濃度減小0.2mol/L，由于NO₂、N₂O₄與按物質(zhì)的量2：1反應(yīng)，則X為NO₂、Y為N₂O₄；
平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（NO{\;}_{2}）}{c（N{\;}_{2}O{\;}_{4}）}$=$\frac{0．{6}^{2}}{0.4}$=0.9，
故答案為：NO₂；0.9；
②v（NO₂）=$\frac{0.6mol/L-0.2mol/L}{10min}$=0.04mol/（L．min）；20min時(shí)，Y（N₂O₄）的濃度不變，X（NO₂）的濃度增大，改變的條件應(yīng)是增大NO₂的濃度，等效為增大壓強(qiáng)，平衡向生成N₂O₄的向逆反應(yīng)進(jìn)行，減少2molNO₂的同時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量減小1mol，則混合氣體中NO₂的百分含量減小，
故答案為：0.04mol/（L．min）；增大NO₂的濃度；b．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡影響移動(dòng)、反應(yīng)熱計(jì)算等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．