题目内容

19.联氨(N2H4)及其衍生物是一类重要的火箭燃料,N2H2与N2O4反应能放出大量的热.
(1)已知:2NO2(g)?N2O4(g)△H=-57.20KJ•mol-1.在一定温度下,等容密闭容器中反应达到平衡.其它条件不变时,下列措施能提高NO2转化率的是BC
A.减小NO2的浓度B.降低温度   C.增加NO2的浓度D.升高温度
(2)已知在T℃,2L密闭容器中,加入4mol  NO2(g),发现5min反应达平衡时,放出的热量为57.20KJ,则此时N2O4的体积分数为33%,在此时间内用N2O4表示的反应速率为0.1mol/(L.min).达到平衡后,保持温度不变,快速缩小容器的体积至1L,气体的颜色变化过程是先加深后变浅,但比原来的要深
(3)25℃时,1.00g N2H4(1)与足量N2O4(l)完全反应生成N2(g)和H2O(l),放出19.14kJ的热量.则反应2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(l)的△H=-1224.96 kJ•mol-1.
(4)17℃、1.01×105 Pa,密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时,c(NO2)=0.0300mol•L-1、c(N2O4)=0.0120mol•L-1.反应2NO2(g)?N2O4(g)的平衡常数K=13.3
(5)T℃、1.01×105 Pa,已知反应2NO2(g)?N2O4(g)的平衡常数K=$\frac{1}{3}$,在2L密闭容器中,加入10mol NO2(g) 和4mol N2O4(g),则平衡向生成N2O4物质的方向移动,再次平衡时,NO2(g)的浓度是3mol/L.

分析 (1)A.减小NO2的浓度,等效为降低压强,平衡逆向移动;
B.正反应为放热反应,降低温度平衡正向移动;
C.增加NO2的浓度,等效为增大压强,平衡正向移动;
D.正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动;
(2)根据放出的热量计算生成的N2O4的物质的量、参加反应NO2的物质的量,进而计算N2O4的体积分数,根据v=$\frac{△c}{△t}$计算内用N2O4表示的反应速率;
达到平衡后,保持温度不变,快速缩小容器的体积至1L,二氧化氮浓度增大,颜色加深,压强增大平衡正向移动,颜色又变浅,但二氧化氮浓度比原来大;
(3)计算2mol N2H4反应放出的热量可得反应热;
(4)根据K=$\frac{c({N}_{2}{O}_{4})}{{c}^{2}(N{O}_{2})}$计算平衡常数;
(5)计算此时浓度商Qc,若Qc=K,处于平衡状态,若Qc<K,反应向正反应进行,若Qc>K,反应向逆反应进行;
设平衡时NO2(g)的浓度为xmol/L,表示出平衡时N2O4的浓度,再结合平衡常数列方程计算.

解答 解:(1)A.减小NO2的浓度,等效为降低压强,平衡逆向移动,NO2转化率减小,故A错误;
B.正反应为放热反应,降低温度平衡正向移动,NO2转化率增大,故B正确;
C.增加NO2的浓度,等效为增大压强,平衡正向移动,NO2转化率增大,故C正确;
D.正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,NO2转化率减小,故D错误,
故选:BC;
(2)生成的N2O4的物质的量为$\frac{57.20kJ}{57.20kJ/mol}$=1mol、参加反应NO2为1mol×2=2mol,5min平衡时NO2为4mol-2mol=2mol,N2O4的体积分数为$\frac{1mol}{1mol+2mol}$×100%=33%,N2O4表示的反应速率为$\frac{\frac{1mol}{2L}}{5min}$=0.1mol/(L.min);
达到平衡后,保持温度不变,快速缩小容器的体积至1L,二氧化氮浓度增大,颜色加深,压强增大平衡正向移动,颜色又变浅,但二氧化氮浓度比原来大,气体的颜色变化过程是:先加深后变浅,但比原来的要深,
故答案为:33%;0.1mol/(L.min);先加深后变浅,但比原来的要深;
(3)2mol N2H4反应放出的热量为19.14kJ×$\frac{2mol×32g/mol}{1.00g}$=1224.96kJ,则反应2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(l)的△H=-1224.96 kJ•mol-1,
故答案为:-1224.96;
(4)平衡时,c(NO2)=0.0300mol•L-1、c(N2O4)=0.0120mol•L-1.反应2NO2(g)?N2O4(g)的平衡常数K=$\frac{c({N}_{2}{O}_{4})}{{c}^{2}(N{O}_{2})}$=$\frac{0.012}{0.0{3}^{2}}$=13.3,
故答案为:13.3;
(5)在2L密闭容器中,加入10mol NO2(g) 和4mol N2O4(g),浓度商Qc=$\frac{\frac{4}{2}}{(\frac{10}{2})^{2}}$=0.08<K=$\frac{1}{3}$,反应向正反应进行,即向生成N2O4的方向移动,
设平衡时NO2(g)的浓度为xmol/L,则:
               2NO2(g)?N2O4(g)
起始浓度(mol/L):5         2
变化浓度(mol/L):2x-4      x-2
平衡浓度(mol/L):9-2x      x
则$\frac{x}{(9-2x)^{2}}$=$\frac{1}{3}$,解得x=3,
故答案为:N2O4;3mol/L.

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、化学反应速率、化学平衡常数、反应热计算等,注意理解掌握化学平衡常数的应用.

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