Question

.聯氨（N₂H₄）及其衍生物是一類重要的火箭燃料．N₂H₄與N₂O₄反應能放出大量的熱．
（1）已知：2NO₂（g）?N₂O₄（g），N₂O₄為無色氣體．
①在上述條件下反應能夠自發進行，則反應的△H

＜

0（填寫“＞”、“＜”、“=”）
②一定溫度下，在密閉容器中反應2NO₂（g）?N₂O₄（g）達到平衡，達到平衡狀態的標志

ACE

．
A單位時間內生成n mol N₂O₄的同時生成2nmolNO₂
B用NO₂、N₂O₄的物質的量濃度變化表示的反應速率之比為2：1的狀態
C混合氣體的顏色不再改變的狀態
D混合氣體的密度不再改變的狀態
E混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態
③其他條件不變時，下列措施能提高NO₂轉化率的是

BC

（填字母）
A 減小NO₂的濃度    B 降低溫度    C 增大壓強   D 升高溫度
④17℃、1.01×10⁵Pa，往10L密閉容器中充入NO₂，達到平衡時，c（NO₂）=0.2mol?L^-1、c（N₂O₄）=0.16mol?L^-1．請計算反應初始時，充入NO₂的物質的量；請計算該溫度下該反應的平衡常數K；請計算該溫度下反應N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常數K．（請寫出計算過程）
（2）25℃時，1molN₂H₄（l）與足量N₂O₄（l）完全反應生成N₂（g）和H₂O（l），放出612.5kJ的熱量．
請寫出該反應的化學方程式：

2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225KJ/mol

．

Answer 1

分析：（1）①依據反應特征和自發進行的判斷依據△H-T△S＜0分析判斷；
②平衡標志的本質是正逆反應速率相同，各組分含量保持不變，根據變量不變證明反應達到平衡分析；
③提高二氧化氮轉化率，依據平衡正向進行分析；
④依據化學平衡三段式列式計算起始量，依據平衡濃度結合平衡常數概念計算得到，逆反應的平衡常數和正反應的平衡常數成倒數計算；
（2）依據熱化學方程式的書寫方法寫出，注意計算化學方程式系數對應所需的焓變，標注物質聚集狀態．

解答：解：（1）①2NO₂（g）?N₂O₄（g），N₂O₄為無色氣體，在上述條件下反應能夠自發進行說明△H-T△S＜0，反應的△S＜0，則滿足△H-T△S＜0，△H＜0；
故答案為：＜；
②一定溫度下，在密閉容器中反應2NO₂（g）?N₂O₄（g）達到平衡的標志是正逆反應速率相同；
A、單位時間內生成n mol N₂O₄的同時生成2nmolNO₂ 表明正逆反應速率相同，故A正確；
B、用NO₂、N₂O₄的物質的量濃度變化表示的反應速率之比為2：1的狀態在整個過程中和達到平衡是相同的，不能判斷反應達到平衡，故B錯誤；
C、反應中二氧化氮是紅棕色氣體，四氧化二氮是無色氣體，混合氣體的顏色不再改變的狀態，證明反應達到平衡，故C正確；
D、密度等于氣體質量除以體積，反應過程中密度不變，混合氣體的密度不再改變的狀態，不能證明反應達到平衡，故D錯誤；
E、反應是氣體體積減小的反應，質量守恒，當混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態，是氣體物質的量不變，能證明平衡，故E正確；
故答案為：ACE；            
③其他條件不變時，措施能提高NO₂轉化率的是平衡正向進行，2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0；反應是氣體體積減小的放熱反應，反應正向進行的條件是低溫高壓條件，選項A減小二氧化氮濃度轉化率減小，D選項升高溫度平衡逆向進行，二氧化氮轉化率減小；
故答案為：BC；     
④17℃、1.01×10⁵Pa，往10L密閉容器中充入NO₂，達到平衡時，c（NO₂）=0.2mol?L^-1、c（N₂O₄）=0.16mol?L^-1，反應初始時，充入NO₂的物質的量濃度為0.52mol/L，
 n（NO₂）=C（NO₂）?V=0.52mol/L×10L=5.2mol；
該反應的平衡常數K=

c(N2O4)

C2(NO2)

=

0.16mol/L

(0.2mol/L)2

=4mol^-1/L^-1
該溫度下反應N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常數K′=

c2(NO2)

c(N2O4)

=

1

K

=

1

4

mol/L；
答：反應初始二氧化氮物質的量為5.2mol，反應的平衡常數為4mol^-1/L^-1，該溫度下反應N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常數為0.25mol/L；
（2）25℃時，1molN₂H₄（l）與足量N₂O₄（l）完全反應生成N₂（g）和H₂O（l），放出612.5kJ的熱量，2molN₂H₄（l）與足量N₂O₄（l）完全反應生成N₂（g）和H₂O（l），放出1225kJ的熱量，反應的熱化學方程式為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225KJ/mol，
故答案為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225KJ/mol．

點評：本題考查了反應自發進行的判斷依據，平衡標志的分析、化學平衡的計算應用，熱化學方程式書寫方法，平衡常數和轉化率概念的理解是解題關鍵，題目難度中等．