Question

13．联氨（N₂H₄）及其衍生物是一类重要的火箭燃料．N₂H₄与N₂O₄反应能放出大量的热．
（1）已知：2NO₂（g）?N₂O₄（g），N₂O₄为无色气体．
①在上述条件下反应能够自发进行，则反应的△H＜0（填写“＞”、“＜”、“=”）
②一定温度下，在密闭恒容容器中反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）达到平衡，达到平衡状态的标志ACE．
A．单位时间内消耗n molN₂O₄的同时生成2nmolNO₂
B．用NO₂、N₂O₄的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2：1的状态
C．混合气体的颜色不再改变的状态
D．混合气体的密度不再改变的状态
E．混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
③其他条件不变时，下列措施能提高NO₂转化率的是BC（填字母）
A．增大NO₂的浓度    B．降低温度    C．减小压强   D．加入催化剂
（2）25℃时，1molN₂H₄（l）与足量N₂O₄（l）完全反应生成N₂（g）和H₂O（l），放612.5kJ的热量．
请写出该反应的热化学方程式：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225KJ/mol．
（3）17℃、1.01×10⁵Pa，往10L密闭容器中充入NO₂，达到平衡时，n（NO₂）=0.2mol，n（N₂O₄）=0.16mol．则反应初始时，充入NO₂的物质的量为3.4；该温度下反应N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常数K为0.25．

Answer 1

分析 （1）①△H-T△S＜0的反应能够自发进行；
②可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，以此分析；
③平衡正向移动可以通过反应物的转化率；
（2）根据热化学方程式的意义以及热化学方程式的书写方法来写；
（3）依据化学平衡三段式列式计算起始量，依据平衡浓度结合平衡常数概念计算得到，逆反应的平衡常数和正反应的平衡常数成倒数计算．

解答 解：（1）△H-T△S＜0的反应能够自发进行，该反应△S＜0，若反应能够自发进行，△H必须小于0，故答案为：＜；
②A、生成n mol N₂O₄的同时生成2nmolNO₂，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故A正确；
B、速率之比等于化学计量数之比，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；
C、颜色不变，说明二氧化氮的浓度不变，反应达到平衡状态，故C正确；
D、密度始终不变，所以密度不变不能说明反应达到平衡状态，故D错误；
E、平均相对分子质量不再改变，说明气体物质的量不变，反应达到平衡状态，故E正确；
故选ACE；
③A、减小二氧化氮的浓度，平衡逆向移动，其转化率减小，故A错误；
B、降低温度平衡向正向移动，其转化率增大，故B正确；
C、增大压强平衡正向移动，其转化率增大，故C正确；
D、升高温度，平衡逆向移动，其转化率减小，故D错误；
故选BC；
（2）1molN₂H₄（l）与足量N₂O₄（l）完全反应生成N₂（g）和H₂O（l），放612.5kJ的热量，其热化学方程式为2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225KJ/mol，故答案为：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225KJ/mol；
（3）17℃、1.01×10⁵Pa，往10L密闭容器中充入NO₂，达到平衡时，c（NO₂）=0.2mol•L^-1、c（N₂O₄）=0.16mol•L^-1，反应初始时，充入NO₂的物质的量浓度为0.34mol/L，n（NO₂）=C（NO₂）•V=0.34mol/L×10L=3.4mol；
该反应的平衡常数K=$\frac{0.16}{0．{2}^{2}}$=4mol^-1/L^-1该温度下反应N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常数K′=$\frac{1}{K}$=0.25mol/L；
故答案为：3.4mol；0.25．

点评 本题考查范围广，难度大，需要对反应自发进行的条件、平衡移动转化率知识熟练掌握．