Question

2．肼（N₂H₄）与N₂O₄，是火箭发射中最常用的燃料与助燃剂．
（1）已知2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225kJ．mol^-1

化学键	N-H	N-N	N≡N	O-H
键能（kJ．mol-1）	390	190	946	460

则使1mol N₂O₄ （l）完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是1793kJ．
（2）800℃时，某密闭容器中存在如下反应：2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）△H＞0，若开始向容器中加入1mol/L的NO₂，反应过程中NO的产率随时间的变化如下图曲线Ⅰ所示．

①请在图中绘制出在其它条件与反应I相同时，反应在820℃时进行，NO的产率随时间的变化曲线．
②800℃时，若开始时向容器中同时加入1mol/L NO、0.2mol/L O₂、0.5mol/L NO₂，则v（正）＞v（逆）（填“＞”或“＜”或“=”或“无法确定”）．
（3）己知N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H=+57.20 kJ/mol，t时，将一定量的NO₂、N₂O₄，充人一个容器为2L的恒容密闭容器中，两种物质的浓度随时间变化关系如表所示：

时间/min	0	5	10	15	20	25	30
c（X）/（mol/L）	0.2	c	0.6	0.6	1.0	c1	c1
c（Y）/（mol/L）	0.6	c	0.4	0.4	0.4	c2	c2

①该反应的平衡常数K=0.9．
②前10min内用NO₂表示的反应速率为0.04mol/（L．min），20min时改变的条件是增大NO₂的浓度；重新达到平衡时，NO₂的百分含量b（填选项前字母）．
a．增大    b．减小    c．不变    d．无法判断．

Answer 1

分析 （1）反应热=反应物总键能-生成物总键能；
（2）①升高温度，反应速率加快，到达平衡时间缩短，平衡向正反应方向移动，NO的产率增大；
②若开始向容器中加入1 mol/L的NO₂，发生反应：2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g），二氧化氮与NO的物质的量之比为1：1，则反应过程中NO的产率与NO的浓度相等，故平衡时NO浓度为0.6mol/L，利用三段式计算平衡时各组分浓度，代入K=$\frac{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$计算平衡常数，再计算此时的浓度商Qc，与平衡常数相比判断反应进行方向，进而确定v（正）、v（逆）相对大小；
（3）①X、Y的起始浓度分别为0.2mol/L、0.6mol/L，前10min内，X浓度增大了0.4mol/L、Y的浓度减小0.2mol/L，由于NO₂、N₂O₄与按物质的量2：1反应，则X为NO₂、Y为N₂O₄；
平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$，代入物质的浓度计算；
②根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（NO₂）；20min时，Y（N₂O₄）的浓度不变，X（NO₂）的浓度增大，改变的条件应是增大NO₂的浓度，等效为增大压强，平衡向生成N₂O₄的向逆反应进行，减少2molNO₂的同时混合气体总物质的量减小1mol，则混合气体中NO₂的百分含量减小．

解答 解：（1）设1mol N₂O₄（1）完全分解成相应的原子时需要吸收的能量QKJ，则：
190kJ/mol×2+390kJ/mol×8+QkJ/mol-946kJ/mol×3-460kJ/mol×8=-1225 kJ/mol，
解得Q=1793，
故答案为：1793kJ；
（2）①升高温度，反应速率加快，到达平衡时间缩短，平衡向正反应方向移动，NO的产率增大，反应在820℃时进行，NO的产率随时间的变化曲线为：，
故答案为：；
②若开始向容器中加入1 mol/L的NO₂，发生反应：2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g），二氧化氮与NO的物质的量之比为1：1，则反应过程中NO的产率与NO的浓度相等，故平衡时NO浓度为0.6mol/L，则：
            2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）
开始（mol/L）：1         0       0
转化（mol/L）：0.6       0.6     0.4
平衡（mol/L）：0.4       0.6     0.4
则平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{0．{6}^{2}×0.4}{0．{4}^{2}}$=0.9，此时的浓度商Qc=$\frac{{1}^{2}×0.2}{0．{5}^{2}}$=0.8＜K=0.9，故反应向正反应进行，则v（正）＞v（逆），
故答案为：＞；
（3）①X、Y的起始浓度分别为0.2mol/L、0.6mol/L，10min时到达平衡，X浓度增大了0.4mol/L、Y的浓度减小0.2mol/L，由于NO₂、N₂O₄与按物质的量2：1反应，则X为NO₂、Y为N₂O₄；
平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0．{6}^{2}}{0.4}$=0.9，
故答案为：0.9；
②v（NO₂）=$\frac{0.6mol/L-0.2mol/L}{10min}$=0.04mol/（L．min）；20min时，Y（N₂O₄）的浓度不变，X（NO₂）的浓度增大，改变的条件应是增大NO₂的浓度，等效为增大压强，平衡向生成N₂O₄的向逆反应进行，减少2molNO₂的同时混合气体总物质的量减小1mol，则混合气体中NO₂的百分含量减小，
故答案为：0.04mol/（L．min）；增大NO₂的浓度；b．

点评 本题考查化学平衡有关计算、化学平衡影响移动、反应热计算等，为高频考点和常见题型，是对学生综合能力的考查，难度中等．