Question

19．聯(lián)氨（N₂H₄）及其衍生物是一類重要的火箭燃料，N₂H₂與N₂O₄反應(yīng)能放出大量的熱．
（1）已知：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-57.20KJ•mol^-1．在一定溫度下，等容密閉容器中反應(yīng)達到平衡．其它條件不變時，下列措施能提高NO₂轉(zhuǎn)化率的是BC
A．減小NO₂的濃度B．降低溫度   C．增加NO₂的濃度D．升高溫度
（2）已知在T℃，2L密閉容器中，加入4mol  NO₂（g），發(fā)現(xiàn)5min反應(yīng)達平衡時，放出的熱量為57.20KJ，則此時N₂O₄的體積分?jǐn)?shù)為33%，在此時間內(nèi)用N₂O₄表示的反應(yīng)速率為0.1mol/（L．min）．達到平衡后，保持溫度不變，快速縮小容器的體積至1L，氣體的顏色變化過程是先加深后變淺，但比原來的要深
（3）25℃時，1.00g N₂H₄（1）與足量N₂O₄（l）完全反應(yīng)生成N₂（g）和H₂O（l），放出19.14kJ的熱量．則反應(yīng)2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（l）的△H=-1224.96 kJ•mol^-1．
（4）17℃、1.01×10⁵ Pa，密閉容器中N₂O₄和NO₂的混合氣體達到平衡時，c（NO₂）=0.0300mol•L^-1、c（N₂O₄）=0.0120mol•L^-1．反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常數(shù)K=13.3
（5）T℃、1.01×10⁵ Pa，已知反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常數(shù)K=$\frac{1}{3}$，在2L密閉容器中，加入10mol NO₂（g） 和4mol N₂O₄（g），則平衡向生成N₂O₄物質(zhì)的方向移動，再次平衡時，NO₂（g）的濃度是3mol/L．

Answer 1

分析 （1）A．減小NO₂的濃度，等效為降低壓強，平衡逆向移動；
B．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向移動；
C．增加NO₂的濃度，等效為增大壓強，平衡正向移動；
D．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動；
（2）根據(jù)放出的熱量計算生成的N₂O₄的物質(zhì)的量、參加反應(yīng)NO₂的物質(zhì)的量，進而計算N₂O₄的體積分?jǐn)?shù)，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算內(nèi)用N₂O₄表示的反應(yīng)速率；
達到平衡后，保持溫度不變，快速縮小容器的體積至1L，二氧化氮濃度增大，顏色加深，壓強增大平衡正向移動，顏色又變淺，但二氧化氮濃度比原來大；
（3）計算2mol N₂H₄反應(yīng)放出的熱量可得反應(yīng)熱；
（4）根據(jù)K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$計算平衡常數(shù)；
（5）計算此時濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進行；
設(shè)平衡時NO₂（g）的濃度為xmol/L，表示出平衡時N₂O₄的濃度，再結(jié)合平衡常數(shù)列方程計算．

解答 解：（1）A．減小NO₂的濃度，等效為降低壓強，平衡逆向移動，NO₂轉(zhuǎn)化率減小，故A錯誤；
B．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向移動，NO₂轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；
C．增加NO₂的濃度，等效為增大壓強，平衡正向移動，NO₂轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
D．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，NO₂轉(zhuǎn)化率減小，故D錯誤，
故選：BC；
（2）生成的N₂O₄的物質(zhì)的量為$\frac{57.20kJ}{57.20kJ/mol}$=1mol、參加反應(yīng)NO₂為1mol×2=2mol，5min平衡時NO₂為4mol-2mol=2mol，N₂O₄的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{1mol}{1mol+2mol}$×100%=33%，N₂O₄表示的反應(yīng)速率為$\frac{\frac{1mol}{2L}}{5min}$=0.1mol/（L．min）；
達到平衡后，保持溫度不變，快速縮小容器的體積至1L，二氧化氮濃度增大，顏色加深，壓強增大平衡正向移動，顏色又變淺，但二氧化氮濃度比原來大，氣體的顏色變化過程是：先加深后變淺，但比原來的要深，
故答案為：33%；0.1mol/（L．min）；先加深后變淺，但比原來的要深；
（3）2mol N₂H₄反應(yīng)放出的熱量為19.14kJ×$\frac{2mol×32g/mol}{1.00g}$=1224.96kJ，則反應(yīng)2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（l）的△H=-1224.96 kJ•mol^-1，
故答案為：-1224.96；
（4）平衡時，c（NO₂）=0.0300mol•L^-1、c（N₂O₄）=0.0120mol•L^-1．反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常數(shù)K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.012}{0.0{3}^{2}}$=13.3，
故答案為：13.3；
（5）在2L密閉容器中，加入10mol NO₂（g） 和4mol N₂O₄（g），濃度商Qc=$\frac{\frac{4}{2}}{（\frac{10}{2}）^{2}}$=0.08＜K=$\frac{1}{3}$，反應(yīng)向正反應(yīng)進行，即向生成N₂O₄的方向移動，
設(shè)平衡時NO₂（g）的濃度為xmol/L，則：
               2NO₂（g）?N₂O₄（g）
起始濃度（mol/L）：5         2
變化濃度（mol/L）：2x-4      x-2
平衡濃度（mol/L）：9-2x      x
則$\frac{x}{（9-2x）^{2}}$=$\frac{1}{3}$，解得x=3，
故答案為：N₂O₄；3mol/L．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算與影響因素、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)、反應(yīng)熱計算等，注意理解掌握化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用．