Question

【題目】氮及其化合物在工農業生產、生活、航空航天等方面應用廣泛。

（1）肼（N2H4）與O2反應的能量變化如圖所示。

已知，N—H鍵、O=O鍵的鍵能分別為391kJ/mol、497kJ/mol，則E1=_______kJ/mol，N2H4(g)中N-N鍵的鍵能為____________。

（2）某溫度下，在1L恒容密閉容器中投入2mol N2H4(g)和lmolN2O4(g)，發生反應：

2 N2H4(g)+ N2O4(g)=3N2(g) +4H2O (g) △H=-1097kJ/mol，該反應中 N2以平均反應速率為0.06mol/(L·min)進行10min時達到平衡狀態。

①下列敘述能說明反應達到平衡狀態的是________。

A.c(N2)：c(H2O)=3:4 B.混合氣體密度保持不變

C.混合氣體平均相對分子質量保持不變 D.混合氣體中N2體積分數保持不變

②平衡時，為________，混合氣體總物質的量為_______。

③甲、乙是體積相同的恒容密閉容器，起始投入N2H4(g)和N2O4(g)的量相同，甲在恒溫條件下達到平衡，乙在絕熱條件下達到平衡。平衡時，N2H4(g)的轉化率較大的是_____（填 “甲”或“乙”）

（3）如圖是反應I：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)和反應Ⅱ：N2(g)+O2(g)=2NO(g)的平衡常數的負對數（pK=-lgK）與溫度T的關系。

①根據圖中的數據判斷，下列說法正確的是_______。

a.反應I為放熱反應

b.常溫下，反應I的速率很大，二而反應Ⅱ的速率很小

c.升高溫度.反應I的速率減小，反應Ⅱ的速率增大

d.x K時，反應I和反應Ⅱ的反應程度相差很大

②下列敘述對反應I自發性判斷正確的是_____。

A. 較高溫度下能自發進行

B. 較低溫度下能自發進行

C. 所有溫度下均能自發進行

D. 任何溫度下都不能自發進行

Answer 1

【答案】 2218 157kJ/mol CD 1 3.8mol 甲 ad C

【解析】（1）根據示意圖可知E1=（2752－534）＝2218kJ/mol，則肼中N-N鍵的鍵能為（2218－4×391－497）kJ/mol＝157kJ/mol。（2）①A.c(N2)：c(H2O)=3:4不能說明正逆反應速率相等，不能達到平衡狀態，A錯誤；B.密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，所以不能通過密度判斷平衡狀態，B錯誤；C.混合氣的平均相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的總的物質的量的比值，質量不變，但物質的量是變化的，所以混合氣體平均相對分子質量保持不變可以說明平衡狀態，C正確；D.混合氣體中N2體積分數保持不變說明反應達到了平衡狀態，D正確，答案選CD；②該反應中 N2以平均反應速率為0.06mol/(L·min)進行10min時達到平衡狀態，所以平衡時生成氮氣是0.06mol/(L·min)×10min×1L＝0.6mol，所以根據方程式可知消耗肼是0.4mol，N2O4是0.2mol，生成水蒸氣是0.8mol，剩余N2O4是0.8mol，則平衡時， 為1，混合氣體總物質的量為2mol－0.4mol+0.8mol+0.6mol+0.8mol＝3.8mol。③反應是放熱反應，絕熱時容器溫度高，不利于平衡向正反應方向進行，所以平衡時，N2H4(g)的轉化率較大的是甲；（3）①a.根據圖像可知反應I的平衡常數隨溫度升高而減小，所以反應I為放熱反應，a正確；b.常溫下，二者的反應速率都很小，b錯誤；c.升高溫度，二者的反應速率都增大，c錯誤；d.根據圖像可知K時，二者的平衡常數相差較大，所以反應I和反應Ⅱ的反應程度相差很大，d正確，答案選ad；②反應I是放熱的體積增大的反應，所以根據△G＝△F－T△S＜0可知所有溫度下均能自發進行，答案選C。