Question

13．聯(lián)氨（N₂H₄）及其衍生物是一類重要的火箭燃料．N₂H₄與N₂O₄反應(yīng)能放出大量的熱．
（1）已知：2NO₂（g）?N₂O₄（g），N₂O₄為無色氣體．
①在上述條件下反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則反應(yīng)的△H＜0（填寫“＞”、“＜”、“=”）
②一定溫度下，在密閉恒容容器中反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）達(dá)到平衡，達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志ACE．
A．單位時間內(nèi)消耗n molN₂O₄的同時生成2nmolNO₂
B．用NO₂、N₂O₄的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率之比為2：1的狀態(tài)
C．混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)
D．混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)
E．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)
③其他條件不變時，下列措施能提高NO₂轉(zhuǎn)化率的是BC（填字母）
A．增大NO₂的濃度    B．降低溫度    C．減小壓強(qiáng)   D．加入催化劑
（2）25℃時，1molN₂H₄（l）與足量N₂O₄（l）完全反應(yīng)生成N₂（g）和H₂O（l），放612.5kJ的熱量．
請寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225KJ/mol．
（3）17℃、1.01×10⁵Pa，往10L密閉容器中充入NO₂，達(dá)到平衡時，n（NO₂）=0.2mol，n（N₂O₄）=0.16mol．則反應(yīng)初始時，充入NO₂的物質(zhì)的量為3.4；該溫度下反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常數(shù)K為0.25．

Answer 1

分析 （1）①△H-T△S＜0的反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行；
②可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析；
③平衡正向移動可以通過反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；
（2）根據(jù)熱化學(xué)方程式的意義以及熱化學(xué)方程式的書寫方法來寫；
（3）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算起始量，依據(jù)平衡濃度結(jié)合平衡常數(shù)概念計算得到，逆反應(yīng)的平衡常數(shù)和正反應(yīng)的平衡常數(shù)成倒數(shù)計算．

解答 解：（1）△H-T△S＜0的反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)△S＜0，若反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，△H必須小于0，故答案為：＜；
②A、生成n mol N₂O₄的同時生成2nmolNO₂，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B、速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C、顏色不變，說明二氧化氮的濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D、密度始終不變，所以密度不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
E、平均相對分子質(zhì)量不再改變，說明氣體物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故E正確；
故選ACE；
③A、減小二氧化氮的濃度，平衡逆向移動，其轉(zhuǎn)化率減小，故A錯誤；
B、降低溫度平衡向正向移動，其轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；
C、增大壓強(qiáng)平衡正向移動，其轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
D、升高溫度，平衡逆向移動，其轉(zhuǎn)化率減小，故D錯誤；
故選BC；
（2）1molN₂H₄（l）與足量N₂O₄（l）完全反應(yīng)生成N₂（g）和H₂O（l），放612.5kJ的熱量，其熱化學(xué)方程式為2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225KJ/mol，故答案為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225KJ/mol；
（3）17℃、1.01×10⁵Pa，往10L密閉容器中充入NO₂，達(dá)到平衡時，c（NO₂）=0.2mol•L^-1、c（N₂O₄）=0.16mol•L^-1，反應(yīng)初始時，充入NO₂的物質(zhì)的量濃度為0.34mol/L，n（NO₂）=C（NO₂）•V=0.34mol/L×10L=3.4mol；
該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{0.16}{0．{2}^{2}}$=4mol^-1/L^-1該溫度下反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常數(shù)K′=$\frac{1}{K}$=0.25mol/L；
故答案為：3.4mol；0.25．

點(diǎn)評 本題考查范圍廣，難度大，需要對反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件、平衡移動轉(zhuǎn)化率知識熟練掌握．