Question

【題目】氮的化合物是重要的工業(yè)原料，也是主要的大氣污染來源，研究氮的化合物的反應(yīng)具有重要意義。回答下列問題：

(1)肼(N2H4)與四氧化二氮分別是火箭發(fā)射器中最常用的燃料與氧化劑。已知3.2g液態(tài)肼與足量液態(tài)四氧化二氮完全反應(yīng)，生成氮?dú)夂鸵簯B(tài)水放出熱量61. 25 kJ，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為____。

(2)尾氣中的NO2可以用燒堿溶液吸收的方法來處理，其中能生成NaNO2等物質(zhì)，該反應(yīng)的離子方程式為____。

(3)在773 K時，分別將2.00 mol N2和6.00 mol H2充入一個固定容積為1 L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)生成NH3，氣體混合物中c(N2)、c(H2)、c(NH3)與反應(yīng)時間(t)的關(guān)系如圖所示。

①下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是____（選填字母）。

a．v正(N2)=3v逆(H2) b．體系壓強(qiáng)不變

c．氣體平均相對分子質(zhì)量不變 d．氣體密度不變

②在此溫度下，若起始充入4. 00 mol N2和12. 00 mol H2，則反應(yīng)剛達(dá)到平衡時，表示 c(H2)～t的曲線上相應(yīng)的點(diǎn)為 ___（選填字母）。

(4)在373 K時，向體積為2L的恒容真空容器中充入0.40mol NO2，發(fā)生如下反應(yīng)：

測得NO2的體積分?jǐn)?shù)[φ(NO2)]與反應(yīng)時間(t)的關(guān)系如下表：

t/min	0	20	40	60	80
φ（NO2）	1.0	0.75	0.52	0.40	0.40

①計算0～20min時，v(N2O4)=____。

②已知該反應(yīng)，其中k1、k2為速率常數(shù)，則373K時，=_____；改變溫度至T1時，k1=k2，則T1___ 373 K（填“>”“<”或“=”）。

Answer 1

【答案】2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(l) ΔH=-1225 kJ·mol-1 2NO2 + 2OH- = NO2-+ NO3 -+H2O bc B 2×103mol/(L·min) 60 ＞

【解析】

（1）根據(jù)題干信息計算反應(yīng)熱并書寫熱化學(xué)方程式；（2）根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理及題干信息書寫反應(yīng)方程式；（3）根據(jù)平衡狀態(tài)的特點(diǎn)判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，并用平衡移動原理及等效平衡思想分析解答；（4）由速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算反應(yīng)速率，根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式及平衡移動原理分析解答。

（1）3.2g液態(tài)肼完全反應(yīng)放出熱量為61. 25 kJ，則2mol液態(tài)肼完全反應(yīng)時放出的熱量為：，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(l) ΔH=-1225 kJ·mol-1，故答案為：2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(l) ΔH=-1225 kJ·mol-1；

（2）題干信息產(chǎn)物有NaNO2，根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，N元素化合價既降低又升高，發(fā)生的是歧化反應(yīng)，所以還有產(chǎn)物NaNO3，根據(jù)原子守恒判斷產(chǎn)物中還有水，則反應(yīng)方程式為：2NO2 + 2OH- = NO2-+ NO3 -+H2O，故答案為：2NO2 + 2OH- = NO2-+ NO3 -+H2O；

（3）①反應(yīng)為：N2+3H22NH3

a．v正(N2) =1/3v正(H2)=3v逆(H2)，正逆反應(yīng)速率不相等，沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯誤； b．反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，體系壓強(qiáng)不變，說明反應(yīng)物和生成的濃度保持不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；

c．氣體平均相對分子質(zhì)量數(shù)值上等于氣體總質(zhì)量比上總物質(zhì)的量，根據(jù)質(zhì)量守恒反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，平均相對分子質(zhì)量不變，說明總物質(zhì)的量不變，說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；

d．氣體總質(zhì)量不變，體積不變，所以氣體密度始終不變，不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯誤，故答案為：bc；

②起始充入4. 00 mol N2和12. 00 mol H2，相當(dāng)于將充入2.00 mol N2和6.00 mol H2的兩個容器“壓縮”為一個容器，假設(shè)平衡不移動，根據(jù)圖示分析知平衡時c(H2)=6mol/L，而“壓縮”后平衡正向移動，則平衡時3mol/L ＜c(H2)＜6mol/L，且達(dá)到平衡的時間縮短，故對應(yīng)點(diǎn)為B，故答案為：B；

（4）①設(shè)20min時，反應(yīng)掉的NO2為2x，則：

20min時，NO2的體積分?jǐn)?shù)為0.75，所以，解得x=0.08，所以反應(yīng)20min時，消耗NO2的物質(zhì)的量為0.08×2mol=0.16mol，020min內(nèi)，NO2的消耗速率為，根據(jù)化學(xué)計量比等于反應(yīng)速率之比，則v(N2O4)=1/2v(NO2)=2×103mol/(L·min)，故答案為：2×103mol/(L·min)；

②反應(yīng)達(dá)到平衡時有v正=v逆，即v(NO2)=2v(N2O4)，達(dá)到平衡時，NO2的體積分?jǐn)?shù)為0.40，即，解得x=0.15，所以化學(xué)平衡常數(shù)為，則有，所以；

改變溫度至T1時k1=k2，由于k1=2K·k2，則K=，平衡常數(shù)減小，考慮到反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，所以溫度應(yīng)為升高，即T1>373K，故答案為：60；>。