Question

20．Ⅰ．液态肼（N₂H₄）和液态双氧水当它们混合反应时，可以产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热．已知：0.8mol液态肼与足量的液态双氧水反应生成氮气和水蒸气，并放出513.2kJ的热量．反应的热化学方程式为：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.5kJ/mol．
Ⅱ．在密闭容器中进行反应
①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H₁=akJ•mol-1
②2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₂
③2Fe（s）+O₂（g）?2FeO（s）△H₃=b kJ•mol^-1
（1）△H₂=（b-2a）kJ•mol^-1（用含a、b的代数式表示）．
（2）反应①的化学平衡常数表达式K=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$，已知在某温度下时反应①的平衡常数K=2，在此温度下2L密闭容器中进行反应①，Fe和CO₂的起始量均为6mol，达到平衡时CO₂的转化率为66.7%，CO的平衡浓度为2mol/L．
（3）将上述平衡体系温度升高时，再次达到平衡时体系中CO的浓度与CO₂浓度的比值增大，为了加快化学反应速率且使体系中FeO的物质的量增加，其他条件不变时，可以采取的措施有BC（填序号）．
A．缩小反应器体积               B．再通入CO₂
C．升高温度                     D．使用合适的催化剂．

Answer 1

分析 I．反应方程式为：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O，计算1molN₂H₄反应放出的热量，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式；
Ⅱ．（1）根据盖斯定律，③-①×2可得②2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g），反应热也进行相应计算；
（2）化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出；
反应①的平衡常数K=2，由平衡常数表示可知，平衡时c（CO）=2c（CO₂），根据碳元素守恒计算平衡时c（CO）、c（CO₂），进而计算二氧化碳浓度变化量，转化率=$\frac{浓度变化量}{起始浓度}$×100%；
（3）将上述平衡体系温度升高时，再次达到平衡时体系中CO的浓度与CO₂浓度的比值增大，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应．
A．反应前后气体物质的量不变，缩小反应器体积，平衡不移动；
B．再通入CO₂，二氧化碳浓度增大，反应速率加快，平衡正向移动；
C．升高温度，反应速率加快，平衡正向移动；
D．使用合适的催化剂不影响平衡移动．

解答 解：I．反应方程式为：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O，0.8mol液态肼放出513.2KJ的热量，则1mol液态肼放出的热量为513.2kJ×$\frac{1mol}{0.8mol}$=641.5kJ，反应的热化学方程式为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.5kJ/mol，
故答案为：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.5kJ/mol；
Ⅱ．（1）已知：①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H₁=akJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₂
③2Fe（s）+O₂（g）?2FeO（s）△H₃=b kJ•mol^-1
根据盖斯定律，③-①×2可得②2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g），故△H₂=（b-2a）kJ•mol^-1，
故答案为：（b-2a）kJ•mol^-1；
（2）①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）的平衡常数K=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$，反应①的平衡常数K=2，由平衡常数表示可知，平衡时c（CO）=2c（CO₂），根据碳元素守恒，平衡时c（CO）+c（CO₂）=$\frac{6mol}{2L}$=3mol/L，联立可得：c（CO）=2mol/L，c（CO₂）=1mol/L，二氧化碳转化率=$\frac{3mol/L-1mol/L}{3mol/L}$×100%=66.7%，
故答案为：$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$；66.7%；2mol/L；
（3）将上述平衡体系温度升高时，再次达到平衡时体系中CO的浓度与CO₂浓度的比值增大，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应．
A．反应前后气体物质的量不变，缩小反应器体积，平衡不移动，FeO物质的量不变，故A错误；
B．再通入CO₂，二氧化碳浓度增大，反应速率加快，FeO的物质的量增大，故B正确；
C．升高温度，反应速率加快，平衡正向移动，FeO的物质的量增大，故C正确；
D．使用合适的催化剂可以加快反应速率，但不影响平衡移动，FeO的物质的量不变，故D错误，
故选：BC．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、反应热计算、热化学方程式书写等，（2）中注意对平衡常数的理解与灵活应用，难度中等．