题目内容

2013年12月2日,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭将“嫦娥三号”探月卫星成功送入太空,进一步向广寒宫探索.“长征三号甲”是三级液体助推火箭,一、二级为常规燃料,常规燃料通常指以肼(N2H4)为燃料,以二氧化氮做氧化剂.
Ⅰ.常规燃料通常指以肼(N2H4)为燃料,以二氧化氮做氧化剂.但有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂,反应释放的能量更大(两者反应生成氮气和氟化氢气体).
已知:N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g),△H=-543kJ?mol-1
1
2
H2(g)+
1
2
F2(g)═HF(g),△H=-269kJ?mol-1;H2(g)+
1
2
O2(g)═H2O(g),△H=-242kJ?mol-1
请写出肼和氟气反应的热化学方程式:
 

Ⅱ.氧化剂二氧化氮可由NO和O2生成,已知在2L密闭容器内,800℃时反应:2NO(g)+O2(g)?2ΝΟ2(g)△H的体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间(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℃,则该反应的△H
 
0(填“大于”或“小于”),用O2表示从0~2s内该反应的平均速率为
 

(2)能说明该反应已达到平衡状态的是
 

a.容器内颜色保持不变                  b. 2v(NO)=v(O2
c.容器内压强保持不变                  d.容器内密度保持不变
(3)为使该反应的速率增大,提高NO的转化率,且平衡向正反应方向移动应采取的措施有
 

(4)在上述条件下,计算通入2mol NO和1mol O2的平衡常数K=
 

(5)在上述条件下,若开始通入的是0.2mol NO2气体,达到化学平衡时,则NO2的转化率为
 
分析:I.利用盖斯定律来寻找已知的反应与目标反应的关系,然后计算未知反应的反应热,再书写热化学反应方程式;
II.(1)根据温度越高,K越小,说明升高温度平衡逆移;根据氧气的浓度变化计算其反应速率;
(2)可逆反应达到平衡时,v正=V逆 (同种物质表示)或正逆速率之比等于化学计量数之比(不同物质表示),反应混合物各组分的物质的量、浓度、含量不再变化,以及由此衍生的一些量也不发生变化,由此进行判断;
(3)根据影响平衡的因素分析;
(4)根据温度不变,K不变,所以所以根据表格中数据计算即可;
(5)在上述条件下,若开始通入的是0.2mol NO2气体,若把NO2全部转化为NO和O2,恰好与原来的反应的初始量相同,则与原平衡为等效平衡,根据等效平衡原理分析.
解答:解:I.由N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g);△H=-543kJ?mol-1
1
2
H2(g)+
1
2
F2(g)=HF(g);△H=-269kJ?mol-1
H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g);△H=-242kJ?mol-1
利用盖斯定律可知①+②×4-③×2可得反应N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g),
该反应的△H=(-543kJ?mol-1)+4×(-269kJ?mol-1)-2×(-242kJ?mol-1)=-1135kJ?mol-1,所以肼和氟气反应的热化学方程式:N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g)△H=-1135kJ?mol-1
故答案为:N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g)△H=-1135kJ?mol-1
II.(1)已知:K800℃>K1000℃,说明温度越高,K越小,说明升高温度平衡逆移,即正方向为放热反应;
0~2s内氧气的浓度变化为△c(O2)=
0.100-0.040
2
mol/L=0.030mol/L,所以v=
△c
t
=
0.030mol/L
2s
=0.015 mol?L-1?s-1
故答案为:小于;0.015 mol?L-1?s-1
(2)a、随反应进行,反应混合气体中NO2浓度增大,气体颜色变深,当容器内颜色保持不变,说明反应到达平衡,故a错误;
b、当达到平衡状态时,v(NO)=2v(O2),故b错误;
c、随反应进行,反应混合气体的总物质的量减少,压强减小,当压强不变即是平衡状态,故c正确;
d、混合气体的总质量不变,容器容积为定值,所以密度自始至终不变,不能说明达到平衡,故d错误;
故答案为:ac;
(3)已知2NO(g)+O2(g)?2ΝΟ2(g)△H<0,为使该反应的速率增大,提高NO的转化率,且平衡向正反应方向移动,则应该通入氧气、增大压强;
故答案为:通入氧气、增大压强;
(4)反应的温度不变,则K不变,由表中数据可知:平衡时c(NO)=0.0025mol/L,c(O2)=0.00125mol/L,c(ΝΟ2)=
(0.200-0.050)mol
2L
=0.075mol/L,
则K=
c2(NO2)
c2(NO)?c(O2)
=
0.0752
0.00252×0.00125
=720;
故答案为:720;
(5)在上述条件下,若开始通入的是0.2mol NO2气体,若把NO2全部转化为NO和O2,恰好与原来的反应的初始量相同,则与原平衡为等效平衡,原平衡中NO的转化率为
0.200-0.050
0.200
×100%=75%,所以若开始通入的是0.2mol NO2气体,则转化率为1-75%=25%;
故答案为:25%.
点评:本题涉及知识点较多,化学平衡常数的计算、外界条件对化学平衡的影响是学习重点也是学习难点,更是考查热点,难度较大.
练习册系列答案
相关题目

2013年12月2日,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭将“嫦娥三号”探月卫星成功送入太空,进一步向广寒宫探索。“长征三号甲”是三级液体助推火箭,一、二级为常规燃料,常规燃料通常指以肼(N2H4)为燃料,以二氧化氮做氧化剂。

Ⅰ.常规燃料通常指以肼(N2H4)为燃料,以二氧化氮做氧化剂。但有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂,反应释放的能量更大(两者反应生成氮气和氟化氢气体)。

已知:N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)   △H = -543kJ·mol1

H2(g)+  F2(g)  =  HF(g)      △H = -269kJ·mol1

H2(g)+  O2(g)  =  H2O(g)      △H = -242kJ·mol1

请写出肼和氟气反应的热化学方程式:_____________________________。

Ⅱ.氧化剂二氧化氮可由NO和 O2生成,已知在2 L密闭容器内,800 ℃时反应:

2NO(g)+O2(g)2NO2(g)  ΔH  的体系中,n(NO)随时间的变化如表:

时间(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,则该反应的ΔH ______0(填“大于”或“小于”),用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率为__________。

(2)能说明该反应已达到平衡状态的是________

a.容器内颜色保持不变                  b. 2v(NO)=v(O2)

c.容器内压强保持不变                  d.容器内密度保持不变

(3)为使该反应的速率增大,提高NO的转化率,且平衡向正反应方向移动应采取的措施有          

(4)在上述条件下,计算通入2 mol  NO和1 mol O2的平衡常数K=______________

(5)在上述条件下,若开始通入的是0.2 mol  NO2气体,达到化学平衡时,则NO2的转化率为        

 

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网