Question

15．N₂H₄通常用作火箭的高能燃料，N₂O₄作氧化剂．请回答下列问题：
（1）已知：N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+a kJ/mol
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-b kJ/mol
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-c kJ/mol
写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g），△H=-（a-c+2b）kJ/mol．
（2）N₂、H₂合成氨气为放热反应．800K时向下列起始体积相同的密闭容器中充入2molN₂、3molH₂，甲容器在反应过程中保持压强不变，乙容器保持体积不变，丙是绝热容器，三容器各自建立化学平衡．

①达到平衡时，平衡常数K_甲=K_乙＞K_丙（填“＞”、“＜”或“=”）．
②达到平衡时N₂的浓度c（N₂）甲＞c（N₂）乙，c（N₂）乙＜c（N₂）丙（填“＞”、“＜”或“=”）．
③对甲、乙、丙三容器的描述，以下说法正确的是CD．
A．乙容器气体密度不再变化时，说明此反应已达到平衡状态
B．在甲中充入稀有气体He，化学反应速率加快
C．向甲容器中充入氨气，正向速率减小，逆向速率增大
D．丙容器温度不再变化时说明已达平衡状态．

Answer 1

分析 （1）由①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+akJ/mol
②N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-b  kJ/mol
③2NO₂（g?N₂O₄（g）△H=-ckJ/mol
根据盖斯定律可知②×2-①-③得热化学方程式；
（2）①甲乙容器温度不变，平衡常数不变，丙容器绝热，温度升高平衡逆向进行，平衡常数减小；
②乙容器保持体积不变，随着反应的进行，压强减小，甲容器在反应过程中保持压强不变，故甲对于乙来说，相当于增大压强，平衡正向移动；丙容器绝热，温度升高平衡逆向进行；
③A．总质量一定，体积一定，故乙容器气体密度不再变化时，不能说明此反应已达到平衡状态；
B．在甲中充入稀有气体He，体积增大，原体系的压强减小，化学反应速率减慢；
C．向甲容器中冲入氨气，体积增大，氢气和氮气的浓度减小，氨气的浓度增大，故正向速率减小，逆向速率增大；
D．丙容器绝热，故丙容器温度不再变化时说明已达平衡状态．

解答 解：（1）由①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+akJ/mol
②N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-b  kJ/mol
③2NO₂（g?N₂O₄（g）△H=-ckJ/mol
根据盖斯定律可知②×2-①-③得2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g），△H=-（a-c+2b）kJ/mol，
故答案为：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g），△H=-（a-c+2b）kJ/mol；
（2）①甲乙容器温度不变，平衡常数不变，丙容器绝热，温度升高平衡逆向进行，平衡常数减小，故K_甲=K_乙＞K_丙；
故答案为：=，＞；
②甲容器在反应过程中保持压强不变，故容器体积减小，氮气的浓度增大；乙容器保持体积不变，随着反应的进行，压强减小；丙容器绝热，温度升高平衡逆向进行，故达到平衡时N₂的浓度c（N₂）_甲＞c（N₂）_乙＜c（N₂）_丙，
故答案为：＞，＜；
③A．总质量一定，体积一定，故乙容器气体密度不再变化时，不能说明此反应已达到平衡状态，故A错误；
B．在甲中充入稀有气体He，体积增大，原体系的压强减小，化学反应速率减慢，故B错误；
C．向甲容器中冲入氨气，体积增大，氢气和氮气的浓度减小，氨气的浓度增大，故正向速率减小，逆向速率增大，故C正确；
D．丙容器绝热，故丙容器温度不再变化时说明已达平衡状态，故D正确；
故答案为：CD．

点评 本题考查的知识点较多，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力的考题，题目涉及盖斯定律的应用、化学方程式、化学反应速率和化学平衡的相关知识，难度较大．