题目内容
【题目】肼是一种高能燃料。已知各共价键键能(断裂或形成1mol共价键时吸收或释放的能量)如表:
N≡N | O=O | N-N | N-H | O-H | |
键能(KJmol﹣1) | 946 | 497 | 154 | 391 | 463 |
(1)N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(l) H=________KJmol﹣1 。
(2)密闭容器中进行反应:3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g) H<0反应的化学平衡表达式为K=________。
(3)已知:600℃时,上述反应的平衡常数K=16。现有如图甲(恒温恒压)和如图乙(恒温恒容)两容器:
起始时按下表所示分别加入各物质,体积为2L,在600℃时反应经过一段时间后均达平衡。
Fe | H2O(g) | Fe3O4 | H2 | |
甲/mol | 2.0 | 1.0 | 2.0 | 0.5 |
乙/mol | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 1.0 |
①关于甲、乙容器,下列法正确的是________。
A.反应开始时两容器内的逆反应速率:甲<乙
B.若甲容器内气体的密度不再变化,则说明反应已达到平衡状态
C.若乙容器内气体的压强不再变化,则说明反应已达到平衡状态
D.平衡后添加Fe3O4,两容器内的平衡均逆向移动
②投料后甲5min达平衡,则此段时间内的平均反应速率v(H2)=________。
③平衡后若将乙容器体系温度突然降低100℃,图象中能正确反映平衡移动过程中容器内变化情况的是________。
A. B. C.
(4)如图为恒容绝热容器:
进行上述反应,起始与平衡时的各物质的量见表:
Fe | H2O(g) | Fe3O4 | H2 | |
起始/mol | 3.0 | 3.0 | 0 | 0 |
平衡/mol | m | n | p | q |
Fe | H2O(g) | Fe3O4 | H2 | |
A/mol | 3.0 | 3.0 | 0 | 0 |
B/mol | 0 | 0 | 3.0 | 3.0 |
C/mol | m | n | p | q |
若在达到平衡后的容器丙中,分别按照下列A、B、C三种情况继续添加各物质,则再次达平衡时,容器丙中H2的百分含量按由大到小的顺序______(用A、B、C表示)。
【答案】583 AB 0.05molL-1min1 B B>C>A
【解析】
(1)根据图中内容,可以看出N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O反应的焓变等于旧键断裂吸收的能量和新键生成释放的能量之差,即△H=(154+391×4+497946463×4)kJ/mol=583kJ/mol,故答案为:583;
(2)化学平衡表达式为K=;
(3)①A.反应开始时乙容器内H2的浓度较大,所以逆反应速率:甲<乙,故正确;
B.水蒸气的密度与氢气的密度不同,所以当容器内的密度不变时,即是平衡状态,故正确;
C.该反应为气体体积不变的反应,所以容器内压强始终不变,不能用压强判断平衡状态,故错误;
D.平衡后添加Fe3O4,增加固体的量平衡不移动,故错误;
故选AB;
②投料后甲5min达平衡,则此段时间内的平均反应速率,故答案为:0.05molL-1min1;
③反应是放热反应,若将平衡体系温度降低100℃,平衡正向移动,
A.正向移动H2O转化为等物质的量的H2,气体质量减小,故A不符合;
B.平衡正向移动,氢气物质的量增大,故B符合;
C.反应前后气体质量发生变化,密度随反应进行发生变化,故C不符合;
故答案为:B;
(4)由于反应前后气体体积相等,所以C条件下,平衡不移动,氢气的体积分数与平衡是相同;A状况下,反应正向进行生成氢气,反应放出热量使容器温度升高,抑制反应继续生成氢气,故氢气体积分数较低;B状况下反应逆向进行生成Fe和水,是吸热过程,使容器温度降低,抑制反应继续消耗氢气,所以氢气的体积分数较高,故H2的百分含量按由大到小的顺序排列:B>C>A,
故答案为:B>C>A。