Question

【題目】Ⅰ.火箭升空需要高能的燃料，經常是用N2O4和N2H4作為燃料，工業上利用N2和H2可以合成NH3，NH3又可以進一步制備聯氨(N2H4)等。已知：

N2(g) + 2O2(g)＝2NO2(g) △H= +67.7kJ·mol－1

N2H4(g) + O2(g)＝N2(g) + 2H2O(g) △H=－534.0kJ·mol－1

NO2(g)1/2N2O4(g) △H=－26.35kJ·mol－1

試寫出氣態聯氨在氣態四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態水的熱化學方程式：___。

Ⅱ.1100℃時，體積為2L的恒容容器中發生如下反應：Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)。

（1）下列能判斷反應達到平衡狀態的是____。

A．容器中壓強不變 B．混合氣體密度不變

C．1molH-H鍵斷裂同時形成2 mol H-O D．H2的體積分數不變

（2）若2min時反應達平衡，此時氣體質量增加8g，則用H2表示該反應的反應速率為___。

（3）某溫度下該反應達平衡狀態，測得混合氣體的平均相對分子質量為14，則該溫度下的平衡常數K為_____。

（4）若反應達平衡后，加入少量的H2，再次平衡后，H2O的體積分數___(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】2N2H4(g)+N2O4(g)＝3N2(g)+4H2O(g) △H=－1083.0kJ·mol－1 BD 0.125mol/(L·min) 81 不變

【解析】

Ⅰ.依據蓋斯定律計算可得；

Ⅱ.（1）可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等（同種物質）或正逆反應速率之比等于系數之比（不同物質），平衡時各種物質的物質的量、濃度等不再發生變化；

（2）根據氣體增加的質量與氫氣之間的關系計算氫氣的平均反應速率；

（3）依據平均相對分子質量計算平衡時氫氣和水蒸氣的物質的量比，再依據化學平衡常數公式計算；

（4）若反應達平衡后，加入少量的氫氣，平衡向正反應方向移動，因溫度不變化學平衡常數不變，所以再次平衡后，氫氣和水的物質的量比不變。

Ⅰ.將已知反應依次編號為①②③，根據蓋斯定律可知，②×2-①-③×2得2N2H4（g）+N2O4（g）=3N2（g）+4H2O（g），故△H=2×（-534.0kJmol-1）-67.7kJmol-1-2×（-26.35kJmol-1）=-1083.2kJmol-1，故答案為：2N2H4（g）+N2O4（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-1083.0 kJ/mol；

Ⅱ.（1）A、該反應是一個氣體體積不變的反應，無論反應是否達到平衡狀態，容器中壓強始終不變，容器中壓強不變不能據此判斷是否達到平衡狀態，故錯誤；

B、該反應是一個氣體質量增大的反應，當恒容容器中混合氣體密度不變時，說明反應達到平衡狀態，故正確；

C、無論反應是否達到平衡狀態，都存在1mol H-H鍵斷裂同時形成2mol H-O，1molH-H鍵斷裂同時形成2 mol H-O不能據此判斷是否達到平衡狀態，故錯誤；

D、H2的體積分數不變時，說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故正確；

BD正確，故答案為：BD；

（2）第2min時，氣體質量增加8g，由方程式可知參加反應的氫氣的物質的量為mol=0.5mol，則氫氣的平均反應速率=0.125mol/（L．min），故答案為：0.125mol/（L·min）；

（3）某溫度下該反應達平衡狀態，測得混合氣體的平均相對分子質量為14，設氫氣的物質的量為xmol、水蒸氣的物質的量為ymol，則平均相對分子質量= =14，解得x：y=1：3，即同一容器中氫氣和水的濃度之比為1：3，則該溫度下的平衡常數K===81，故答案為：81；

（4）若反應達平衡后，加入少量的氫氣，平衡向正反應方向移動，因溫度不變化學平衡常數不變，所以再次平衡后，氫氣和水的物質的量比不變，則水的體積分數不變，故答案為：不變。