Question

20．Ⅰ．液態(tài)肼（N₂H₄）和液態(tài)雙氧水當(dāng)它們混合反應(yīng)時(shí)，可以產(chǎn)生大量氮?dú)夂退�蒸氣，并放出大量熱．已知�?.8mol液態(tài)肼與足量的液態(tài)雙氧水反應(yīng)生成氮?dú)夂退�蒸氣，并放�?13.2kJ的熱量．反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.5kJ/mol．
Ⅱ．在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)
①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H₁=akJ•mol-1
②2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₂
③2Fe（s）+O₂（g）?2FeO（s）△H₃=b kJ•mol^-1
（1）△H₂=（b-2a）kJ•mol^-1（用含a、b的代數(shù)式表示）．
（2）反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$，已知在某溫度下時(shí)反應(yīng)①的平衡常數(shù)K=2，在此溫度下2L密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)①，F(xiàn)e和CO₂的起始量均為6mol，達(dá)到平衡時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率為66.7%，CO的平衡濃度為2mol/L．
（3）將上述平衡體系溫度升高時(shí)，再次達(dá)到平衡時(shí)體系中CO的濃度與CO₂濃度的比值增大，為了加快化學(xué)反應(yīng)速率且使體系中FeO的物質(zhì)的量增加，其他條件不變時(shí)，可以采取的措施有BC（填序號(hào)）．
A．縮小反應(yīng)器體積               B．再通入CO₂
C．升高溫度                     D．使用合適的催化劑．

Answer 1

分析 I．反應(yīng)方程式為：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O，計(jì)算1molN₂H₄反應(yīng)放出的熱量，注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與反應(yīng)熱書寫熱化學(xué)方程式；
Ⅱ．（1）根據(jù)蓋斯定律，③-①×2可得②2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g），反應(yīng)熱也進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫出；
反應(yīng)①的平衡常數(shù)K=2，由平衡常數(shù)表示可知，平衡時(shí)c（CO）=2c（CO₂），根據(jù)碳元素守恒計(jì)算平衡時(shí)c（CO）、c（CO₂），進(jìn)而計(jì)算二氧化碳濃度變化量，轉(zhuǎn)化率=$\frac{濃度變化量}{起始濃度}$×100%；
（3）將上述平衡體系溫度升高時(shí)，再次達(dá)到平衡時(shí)體系中CO的濃度與CO₂濃度的比值增大，說明平衡正向移動(dòng)，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)．
A．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，縮小反應(yīng)器體積，平衡不移動(dòng)；
B．再通入CO₂，二氧化碳濃度增大，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)；
C．升高溫度，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)；
D．使用合適的催化劑不影響平衡移動(dòng)．

解答 解：I．反應(yīng)方程式為：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O，0.8mol液態(tài)肼放出513.2KJ的熱量，則1mol液態(tài)肼放出的熱量為513.2kJ×$\frac{1mol}{0.8mol}$=641.5kJ，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.5kJ/mol，
故答案為：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.5kJ/mol；
Ⅱ．（1）已知：①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H₁=akJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₂
③2Fe（s）+O₂（g）?2FeO（s）△H₃=b kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，③-①×2可得②2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g），故△H₂=（b-2a）kJ•mol^-1，
故答案為：（b-2a）kJ•mol^-1；
（2）①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）的平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$，反應(yīng)①的平衡常數(shù)K=2，由平衡常數(shù)表示可知，平衡時(shí)c（CO）=2c（CO₂），根據(jù)碳元素守恒，平衡時(shí)c（CO）+c（CO₂）=$\frac{6mol}{2L}$=3mol/L，聯(lián)立可得：c（CO）=2mol/L，c（CO₂）=1mol/L，二氧化碳轉(zhuǎn)化率=$\frac{3mol/L-1mol/L}{3mol/L}$×100%=66.7%，
故答案為：$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$；66.7%；2mol/L；
（3）將上述平衡體系溫度升高時(shí)，再次達(dá)到平衡時(shí)體系中CO的濃度與CO₂濃度的比值增大，說明平衡正向移動(dòng)，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)．
A．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，縮小反應(yīng)器體積，平衡不移動(dòng)，F(xiàn)eO物質(zhì)的量不變，故A錯(cuò)誤；
B．再通入CO₂，二氧化碳濃度增大，反應(yīng)速率加快，F(xiàn)eO的物質(zhì)的量增大，故B正確；
C．升高溫度，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)，F(xiàn)eO的物質(zhì)的量增大，故C正確；
D．使用合適的催化劑可以加快反應(yīng)速率，但不影響平衡移動(dòng)，F(xiàn)eO的物質(zhì)的量不變，故D錯(cuò)誤，
故選：BC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、反應(yīng)熱計(jì)算、熱化學(xué)方程式書寫等，（2）中注意對(duì)平衡常數(shù)的理解與靈活應(yīng)用，難度中等．