Question

10．100℃时，在1L恒温恒容的密闭容器中，通入0.1mol N₂O₄，发生反应：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H=+57.0kJ•mol^-1，NO₂和N₂O₄的浓度如图甲所示．NO₂和N₂O₄的消耗速率与其浓度的关系如乙图所示，
（1）在0～60s内，以N₂O₄表示的平均反应速率为1×10^-3 mol•L^-1•s^-1．
（2）根据甲图中有关数据，计算100℃时该反应的平衡常数K₁=0.36mol．L^-1．s^-1若其他条件不变，升高温度至120℃，达到新平衡的常数是K₂，则K₁＜K₂ （填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）反应进行到100s时，若有一项条件发生变化，变化的条件可能是A．
A．降低温度   B．通入氦气使其压强增大  C．又往容器中充入N₂O₄   D．增加容器体积
（4）乙图中，交点A表示该反应的所处的状态为B．
A．平衡状态    B．朝正反应方向移动   C．朝逆反应方向移动    D．无法判断
（5）已知：N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.2kJ•mol^-1
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.7kJ•mol^-1
N₂O₄（g）≒2NO₂（g）△H=+57.0kJ•mol^-1
则：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1079.6kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 由图甲可知知，起始时c（ N₂O₄）=0.1mol/L，60秒时反应处于平衡状态时c′（ N₂O₄）=0.04mol/L，c′（ NO₂）=0.12mol/L，
（1）根据 $\frac{△c}{△t}$计算反应速率；
（2）根据平衡常数的定义写表达式，根据影响平衡移动的因素作判断；
（3）根据图象可知，100s时N₂O₄浓度在原来的基础上变大，而NO₂的浓度在原来的基础上变小，说明平衡向逆反应方向移动，是通过温度的变化而影响的，而这个反应为吸热反应，所以改变的条件为降温，据此答题；
（4）乙图中，交点A表示消耗的速率v（ N₂O₄）=v（ NO₂），该反应的所处的状态时，消耗的速率2v（ N₂O₄）=v（ NO₂），所以此时，二氧化氮的消耗速率小于四氧化二氮的消耗速率，反应向正反应方向移动，据此判断；
（5）根据盖斯定律计算出反应热，写出热化学方程式．

解答 解：由图甲可知知，起始时c（ N₂O₄）=0.1mol/L，60秒时反应处于平衡状态时c′（ N₂O₄）=0.04mol/L，c′（ NO₂）=0.12mol/L，
（1）根据 $\frac{△c}{△t}$，以N₂O₄表示的平均反应速率为 $\frac{0.1mol/L-0.04mol/L}{60s}$=1×10^-3mol/（L•s），
故答案为为：1×10^-3；
（2）根据平衡常数的定义写表达式K=$\frac{{c}^{2}（NO{\;}_{2}）}{c（N{\;}_{2}O{\;}_{4}）}$=$\frac{0.1{2}^{2}}{0.04}$=0.36，因为该反应为吸热反应，根据温度对平衡移动的影响可知，升温平衡向吸热反应方向移动即正向移动，所以K值变大，k₁＜k₂，
故答案为：0.36；＜；
（3）根据图象可知，100s时N₂O₄浓度在原来的基础上变大，而NO₂的浓度在原来的基础上变小，说明平衡向逆反应方向移动，是通过温度的变化而影响的，而这个反应为吸热反应，所以改变的条件为降温，故选A；
（4）乙图中，交点A表示的消耗速率v（ N₂O₄）=v（ NO₂），而达到平衡时NO₂的消耗速率应该是N₂O₄消耗速率的2倍，v（ NO₂）=2v（ N₂O₄），因此此时v_逆＜v_正，所以反应向正反应方向移动，故选B；
（5）①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）；△H=+67.2kJ•mol^-1．
②N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.7kJ•mol^-1．
③N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H=+57.0kJ•mol^-1．
根据盖斯定律，②×2-①+③可写出热化学方程式2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-534.7kJ•mol^-1×2-67.2kJ•mol^-1+57.0kJ•mol^-1=-1079.6kJ•mol^-1，
故答案为：-1079.6．

点评 本题主要考查了化学反应速率、化学平衡常数的计算、影响化学平衡移动的因素、热化学方程式等知识点，有一定的综合性，难度中等．