题目内容

11．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）△H=-57.20 mol•L-1．一定温度下，在密闭容器中反应2NO2（g） N2O4（g）达到平衡． 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．充入稀有气体Ar      B．降低温度      C．增加NO2的浓度      D．加入催化剂
（2）25℃时，1.00 g 液态N2H4与足量N2O4气体完全反应生成N2和H2O，放出19.14 kJ的热量．写出该反应的热化学方程式2N2H4（l）+N2O4（l）═3N2（g）+4H2O（l）△H=-1224.96KJ/mol．
（3）17℃、1.01×105Pa，密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时，c（NO2）=0.0300 mol•L-1、c（N2O4）=0.0120 mol•L-1．计算反应2NO2（g）?N2O4（g）的平衡常数K．
（4）现用一定量的Cu与足量的浓HNO3反应，制得1.00 L已达到平衡的N2O4和NO2的混合气体（17℃、1.01×105 Pa），理论上至少需消耗Cu多少克？

分析 （1）该反应是反应前后气体体积减小的、放热的可逆反应，要提高二氧化氮的转化率，只要改变条件使化学平衡向正反应方向移动即可；
（2）依据题干数据计算2mol肼完全燃烧放热，结合热化学方程式书写方法标注物质聚集状态，和对应焓变来解答；
（3）根据平衡常数表达式k=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$来计算；
（4）计算N2O4和NO2的物质的量，根据电子转移计算Cu的物质的量，根据m=nM计算Cu的质量．

解答 解：（1）该反应是反应前后气体体积减小的、放热的可逆反应，要使该反应向正反应方向移动，可改变反应物的浓度、体系的压强、温度等．
A、恒容容器中充入稀有气体Ar，总压增大分压不变，平衡不变，转化率不变，故A错误；
B．降低温度，平衡向正反应方向移动，N02的转化率提高，故B正确；
C．增加N02的浓度，平衡向正反应方向移动，且体系压强增大，也利于反应向正反应方向移动，故C正确；
D．升高温度，平衡向逆反应方向移动，N02的转化率降低，故D错误；
故答案为：BC；
（2）1.00gN2H4（l）与足量N2O4（l）完全反应生成N2（g）和H2O（l），放出19.14kJ的热量，则2molN2O4（l）的质量为2mol×32g/mol=64g，放出热量为19.14kJ×64=1224.96KJ的热量，反应的热化学方程式为：2N2H4（l）+N2O4（l）═3N2（g）+4H2O（l）△H=-1224.96KJ/mol，
故答案为：2N2H4（l）+N2O4（l）═3N2（g）+4H2O（l）△H=-1224.96KJ/mol；
（3）平衡时，c（NO2）=0.030 0mol•L-1、c（N2O4）=0.012 0mol•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，
答：该温度下，该反应的平衡常数为13.3；
（4）由（3）可知，在17℃、1.01×105Pa达到平衡时，1.00 L混合气体中：
n（N2O4）=c（N2O4）×V=0.0120 mol•L-1×1.00L=0.0120mol
n（NO2）=c（NO2）×V=0.0300 mol•L-1×1.00L=0.0300mol
则 n （NO2）总=n（NO2）+2n（N2O4）=0.0540mol
由Cu+4HNO3=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O可得
m=$\frac{0.0540mol}{2}$=1.73g；
答：需消耗Cu的质量为1.73g．

点评 本题考查化学平衡计算、反应热计算、影响化学平衡因素分析判断，注意利用电子转移守恒计算，掌握基础是解题关键，难度中等．

练习册系列答案
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18．下列说法或表示方法正确的是（　　）
A．等质量的硫蒸气和硫固体分别在氧气中完全燃烧，后者放出的热量少
B．1molH2在足量氯气中完全燃烧所放出的热量，是H2的燃烧热
C．盐酸与NaOH溶液反应的中和热△H=-57.3kJ•mol-1，则硫酸和Ca（OH）2溶液反应的中和热△H=-2×57.3kJ•mol-1
D．一定条件下，0.1molN2（g）与0.3molH2（g）混合充分反应时放出的热量为8kJ，则有N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-80kJ•mol-1
2．氨基甲酸铵（NH2COONH4）是一种白色固体，易分解、极易水解，可用作肥料、灭火剂、洗涤剂等．实验室用下图所示装置制备氨基甲酸铵，把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中，当悬浮物较多时，停止制备．

（1）结合上述实验装置，写出制备氨基甲酸铵的化学方程式2NH3（g）+CO2（g）?NH2COONH4．该反应为放热反应（填“吸热”或“放热”）．
（2）液体石蜡鼓泡瓶的作用是通过观察气泡，控制气体流速和调节NH3与CO2通入比例．
（3）从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是过滤．
（4）氨基甲酸铵极易水解，产物是碳酸氢铵和一种弱碱，请写出其水解反应方程式NH2COONH4+2H2O?NH4HCO3+NH3•H2O．
（5）某实验小组通过上述实验装置进行实验，得到了一份只含有少量碳酸铵杂质的氨基甲酸铵固体产品．
①为验证氨基甲酸铵的水解产物有HCO3-，该实验小组计划用上述样品进行实验．请补充以下实验设计方案：取少量固体样品于试管中，加入蒸馏水至固体溶解，得到无色溶液，加入过量的BaCl2溶液，静置，取上层清液于另一试管，向试管中继续加入少量澄清石灰水．溶液变浑浊，说明氨基甲酸铵水解产物有碳酸氢根．
（限选试剂：蒸馏水、BaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液．）
②取上述氨基甲酸铵样品0.7820g，用足量氢氧化钡溶液充分处理后，过滤、洗涤、干燥，测得沉淀质量为1.970g．则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为80.0%．[已知：Mr（NH2COONH4）=78，Mr（NH4HCO3）=79，Mr（BaCO3）=197]．
19．碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关．
（1）在一恒温、恒容密闭容器中发生反应：Ni （s）+4CO（g）$?_{180～200℃}^{50～80℃}$Ni（CO）4（g），△H＜0．利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍．下列说法正确的是C（填字母编号）．
A．增加Ni的量可提高CO的转化率，Ni的转化率降低
B．缩小容器容积，平衡右移，△H减小
C．反应达到平衡后，充入CO再次达到平衡时，CO的体积分数降低
D．当4v正[Ni（CO）4]=v正（CO）时或容器中混合气体密度不变时，都可说明反应已达化学平衡状态
（2）CO与镍反应会造成含镍催化剂的中毒．为防止镍催化剂中毒，工业上常用SO2将CO氧化，二氧化硫转化为单质硫．
已知：CO （g）+$\frac{1}{2}$ O2（g）═CO2（g）△H=-Q1 kJ•mol-1
S（s）+O2（g）═SO2（g）△H=-Q2 kJ•mol-1
则SO2（g）+2CO （g）═S（s）+2CO2（g）△H=（Q2-2Q1）kJ•mol-1．
（3）对于反应：2NO（g）+O2?2NO2（g），向某容器中充入10mol的NO和10mol的O2，在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（p1、p2）下随温度变化的曲线（如图1）．
①比较p1、p2的大小关系：p2＞p1．
②700℃时，在压强为p2时，假设容器为1L，则在该条件平衡常数的数值为$\frac{1}{144}$L/mol（最简分数形式）．
（4）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理如图2所示．该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为NO2+NO3--e-=N2O5．若该燃料电池使用一段时间后，共收集到20mol Y，则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为224L．
6．一定温度下，将2mol SO2气体和1mol O2气体通过一密闭容器中，发生如下反应：2SO2（g）+O2 （g）═2SO3（g）．请填写下列空白：若容器体积固定为2L，反应1min时测得剩余1.2mol SO2，SO3的浓度为0.4mol/L．
①1min内，O2的平均反应速率为0.2 mol•L-1•min-1；
②若反应经2min达到平衡，平衡时SO3的小于浓度0.8mol/L（填“大于”、“等于”或“小于”）；
③改变起始物质加入的量，欲使反应达到平衡时SO3的物质的量分数与原平衡相等，起始加入的三种物质SO2、O2、SO3的物质的量a、b、c之间应满足的关系式；a+c=2，b+c/2=1．
16．温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5，反应PCl5（g） PCl3（g）+Cl2（g）经过一段时间后达到平衡．反应过程中测定的n（PCl3）随时间的变化如图，下列说法正确的是（　　）
A．反应在前50 s 的平均速率v（PCl5）=0.0032 mol•L-1•s-1
B．该反应的平衡常数K=0.025
C．相同温度下，起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20molPCl3 和0.20 mol Cl2，反应达到平衡前v（正）＞v（逆）
D．保持其他条件不变，升高温度，平衡时：c（PCl3）=0.11mol•L-1，则反应的△H＜0
3．有效地开发利用碳资源可适当解决能源危机．运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质．
（1）煤炭合成气，其主要成分是CO和H2．可作为能源和化工原料，应用十分广泛．
已知：C（s）+O2（g）=CO2（g）△H1=-393.5kJ/mol①
C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H2=+131.3kJ/mol②
则反应CO（g）+H2（g）+O2（g）=H2O（g）+CO2（g），△H=-524.8KJ/mol．
（2）用煤炭气（CO、H2）作燃气的燃料电池，以NaOH溶液做电解质制成．负极的电极反应式为：CO+H2-4e-+6OH-=CO32-+4H2O；则正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-．
OH-向负极移动．
（3）在2L的密闭容器中，高温下发生反应：Fe（s）+CO2（g）?FeO（s）+CO（g）
其中CO2、CO的物质的量随时间（min）的变化如图所示．
①反应在1min时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了3.2g．用CO的浓度变化表示的反应速率υ（CO）=0.1mol•L-1•min-1．
②反应进行至2min时，若只改变一个条件，曲线发生的变化如图所示，3min时再次达到平衡，则△H＞0（填“＞”、“＜”或“=”，下同）．第一次平衡与第二次平衡的平衡常数相比，K1＜K2．
③5min时再充入少量的CO（g），平衡发生移动．表示n（CO2）变化的曲线是b（填写字母）．
（4）CaCO3是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10-9．现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为7×10-4mol/L，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小物质的量浓度为1.6×10-4mol/L．
20．反应3Fe（s）+4H2O（g）═Fe3O4（s）+4H2（g），在一可变的容积的密闭容器中进行，试回答：
（1）增Fe的量，其正反应速率的变化是不变（填增大、不变、减小，以下相同）
（2）将容器的体积缩小一半，其正反应速率增大，平衡不移动．（填不移动、向正反应方向、向逆反应方向移动，以下相同）
（3）保持体积不变，充入N2使体系压强增大，其正反应速率不变，平衡不移动．
（4）保持压强不变，充入N2使容器的体积增大，其正反应速率减小．
1．有机物分子中原子间（或原子与原子团间）的相互影响会导致物质化学性质的不同．下列各项的事实不能说明上述观点的是（　　）
A．乙烯能发生加成反应，而乙烷不能发生加成反应
B．乙基对羟基的影响，使羟基的活性变弱，电离H+的能力不及H2O
C．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D．甲苯、苯与硝酸作用得到一硝基取代物的反应条件分别为30℃、50-60℃

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