Question

【題目】肼(N2H4)與N2O4是火箭發(fā)射中最常用的燃料與助燃劑，回答下列問(wèn)題：

(1)T℃時(shí)，將一定量的NO2或N2O4充入一個(gè)容積為2L的恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)，保持溫度不變，各物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如下表：

①c(Y)代表___________(填化學(xué)式)的濃度，20～40s內(nèi)，用NO2表示的化學(xué)反應(yīng)速率為___________。

②該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________。

③60s時(shí)容器內(nèi)混合氣體的密度為_____g·L－1。

④100s時(shí)改變的條件是___________，重新達(dá)到平衡時(shí)，與原平衡比較，NO2的體積分?jǐn)?shù)將___________(填“增大”“減小”或“不變”)。

(2)①已知2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g) △H=－QkJ·mol－1，相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如表所示。

使 1molN2O4(g)完全分解成相應(yīng)的原子時(shí)需要吸收的能量是___________kJ(用代數(shù)式表示)

②相同溫度下，向Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)恒壓密閉容器中均充入1molN2H4(g)和1molN2O4(g)，三個(gè)容器的反應(yīng)壓強(qiáng)分別為p1、p2、p3。在其它條件相同的情況下，反應(yīng)進(jìn)行到tmin時(shí)，N2的體積分?jǐn)?shù)如圖所示，此時(shí)容器I___________(填“處于”或“不處于”)化學(xué)平衡狀態(tài)，原因是___________。

Answer 1

【答案】N2O4 1.5×10-3mol/L L/mol 9.2 加入0.16molNO2 減小 3c+8d-8a-2b-Q 不處于 p1<p2<p3，壓強(qiáng)越小，平衡時(shí)氮?dú)獾暮�量越大，容�?/span>I壓強(qiáng)最小，反應(yīng)速率最慢，若達(dá)平衡，氮?dú)獾陌俜趾�量�?yīng)該最大，圖像與此不符

【解析】

根據(jù)反應(yīng)中二氧化氮和四氧化二氮的比例關(guān)系確定Y為四氧化二氮，根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析，反應(yīng)進(jìn)行到60秒時(shí)到平衡，通過(guò)平衡常數(shù)計(jì)算公式算平衡常數(shù)。在100秒時(shí)二氧化氮的物質(zhì)的量濃度增大，四氧化二氮的物質(zhì)的量濃度不變，所以應(yīng)是加入一定量的二氧化氮，加入二氧化氮相當(dāng)于加壓，平衡向四氧化二氮的方向進(jìn)行，二氧化氮的體積分?jǐn)?shù)減小。根據(jù)反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和進(jìn)行分析。根據(jù)方程式分析，壓強(qiáng)增大，平衡逆向移動(dòng)，氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)減小。

（1）①通過(guò)表格分析，前20秒，X改變了0.080mol/L，而Y改變了(0.100-0.060)mol/L=0.040mol/L，說(shuō)明Y為N2O4；20～40s內(nèi)，用NO2表示的化學(xué)反應(yīng)速率為 mol/(L·s)=1.5×10-3mol/(L·s)； ②反應(yīng)2NO2(g)NO4(g)的平衡常數(shù)為=L/mol ；③容器的體積不變，全為氣體，所以密度不變，混合氣體的密度=0.100×92=9.2 g·L－1； ④從表格分析，100s時(shí)加入（0.200-0.120）×2mol=0.16molNO2，體系相當(dāng)于加壓，平衡向正向移動(dòng)，二氧化氮的體積分?jǐn)?shù)減��；

（2）①假設(shè)使 1molN2O4(g)完全分解成相應(yīng)的原子時(shí)需要吸收的能量為x，則有△H=－Q=2(4a+b) +x-3c-8d，x= 3c+8d-8a-2b-Q；

②根據(jù)方程式分析，壓強(qiáng)越小，平衡時(shí)氮?dú)獾暮�量越大，容器I壓強(qiáng)最小，反應(yīng)速率最慢，若達(dá)平衡，氮?dú)獾陌俜趾�量�?yīng)該最大，圖像與此不符。