Question

(14分)2013年12月2日，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號甲”運載火箭將“嫦娥三號”探月衛(wèi)星成功送入太空，進一步向廣寒宮探索�！伴L征三號甲”是三級液體助推火箭，一、二級為常規(guī)燃料，常規(guī)燃料通常指以肼（N2H4）為燃料，以二氧化氮做氧化劑。

Ⅰ．常規(guī)燃料通常指以肼（N2H4）為燃料，以二氧化氮做氧化劑。但有人認(rèn)為若用氟氣代替二氧化氮作氧化劑，反應(yīng)釋放的能量更大（兩者反應(yīng)生成氮氣和氟化氫氣體）。

已知：①N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H = －543kJ·mol－1

②H2(g)+ F2(g) = HF(g) △H = －269kJ·mol－1

③H2(g)+ O2(g) = H2O(g) △H = －242kJ·mol－1

請寫出肼和氟氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_____________________________。

Ⅱ．氧化劑二氧化氮可由NO和 O2生成，已知在2 L密閉容器內(nèi)，800 ℃時反應(yīng)：

2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH 的體系中，n(NO)隨時間的變化如表：

時間(s)	0	1	2	3	4	5
n(NO)(mol)	0.200	0.100	0.080	0.050	0.050	0.050
n(O2)(mol)	0.100	0.050	0.040	0.025	0.025	0.025

（1）已知：K800℃>K1000℃，則該反應(yīng)的ΔH ______0（填“大于”或“小于”），用O2表示從0～2 s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率為__________。

（2)能說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是________。

A．容器內(nèi)顏色保持不變 B． 2v逆(NO)＝v正(O2)

C．容器內(nèi)壓強保持不變 D．容器內(nèi)密度保持不變

（3)為使該反應(yīng)的速率增大，提高NO的轉(zhuǎn)化率，且平衡向正反應(yīng)方向移動應(yīng)采取的措施有 。

（4）在上述條件下，計算通入2 mol NO和1 mol O2的平衡常數(shù)K＝______________。

（5）在上述條件下，若開始通入的是0.2 mol NO2氣體，達到化學(xué)平衡時，則NO2的轉(zhuǎn)化率為 。

 

Answer 1

Ⅰ．N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g) △H=－1135kJ·mol－1

Ⅱ．(1) 小于；0.015 mol/(L·s) ；（2) A 、C;（3）通入氧氣、增大壓強；（4）720 ；（5）25%

【解析】

試題分析：Ⅰ①+②×4－③×2整理可得N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g) △H=－1135kJ·mol－1 ；Ⅱ（1）由已知條件可知升高溫度化學(xué)平衡常數(shù)減小，說明升高溫度門牌號逆向移動。根據(jù)平衡移動原理，升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，逆反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng)，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即ΔH<0。從0～2 s內(nèi)用O2表示該反應(yīng)的平均速率為v(O2)= (0.100－0.040)mol÷2L÷2s=0.015 mol/(L·s);(2)A．因為反應(yīng)是在恒容的密閉容器中發(fā)生的，只有NO2是紅棕色，其它氣體都是無色的，若容器內(nèi)顏色保持不變，說明各種氣體的物質(zhì)的量不變，而反應(yīng)是個反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng)，所以可證明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。正確。B．在任何時刻都存在關(guān)系：2v逆(NO)＝v正(O2)。因此不能證明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。錯誤。C．由于反應(yīng)是個反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng)，若未達到平衡，則容器內(nèi)氣體的壓強就會發(fā)生變化，所以容器內(nèi)壓強保持不變，則該反應(yīng)達到了平衡狀態(tài)。正確。D．在反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變，容器的容積也不變，所以任何時刻容器內(nèi)氣體的密度都保持不變。故不可作為判斷平衡的標(biāo)志。錯誤。選項為A、C。（3)為使該反應(yīng)的速率增大，提高NO的轉(zhuǎn)化率，且平衡向正反應(yīng)方向移動應(yīng)采取的措施有通入氧氣來增大氧氣的濃度或增大體系的壓強的方法；（4）在上述體系中化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)為.由于化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，而與濃度無關(guān)，溫度沒變，所以化學(xué)平衡常數(shù)就不變。（5）在反應(yīng)開始時c(NO2)=0.1mol/L;假設(shè)在反應(yīng)過程中c(O2)=xmol/L，則當(dāng)反應(yīng)得到平衡時各種物質(zhì)的濃度分別是c(NO2)=(0.1-2x）mol/L; c(NO)= 2xmol/L; c(NO2)=xmol/L。根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的含義可得。解得x=0.0125mol/L,所以NO2的轉(zhuǎn)化率為（2×0.0125mol/L)÷0.1mol/L×100%=25%.

考點：考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡常數(shù)的表達式及應(yīng)用、熱方向方程式的書寫及物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率。