Question

【題目】肼(N2H4)與N2O4是火箭發射中最常用的燃料與助燃劑，回答下列問題：

(1)T℃時，將一定量的NO2或N2O4充入一個容積為2L的恒容密閉容器中，發生反應2NO2(g)N2O4(g)，保持溫度不變，各物質的濃度隨時間變化關系如下表：

①c(Y)代表___________(填化學式)的濃度，20～40s內，用NO2表示的化學反應速率為___________。

②該反應的平衡常數K=___________。

③60s時容器內混合氣體的密度為_____g·L－1。

④100s時改變的條件是___________，重新達到平衡時，與原平衡比較，NO2的體積分數將___________(填“增大”“減小”或“不變”)。

(2)①已知2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g) △H=－QkJ·mol－1，相關化學鍵的鍵能如表所示。

使 1molN2O4(g)完全分解成相應的原子時需要吸收的能量是___________kJ(用代數式表示)

②相同溫度下，向Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個恒壓密閉容器中均充入1molN2H4(g)和1molN2O4(g)，三個容器的反應壓強分別為p1、p2、p3。在其它條件相同的情況下，反應進行到tmin時，N2的體積分數如圖所示，此時容器I___________(填“處于”或“不處于”)化學平衡狀態，原因是___________。

Answer 1

【答案】N2O4 1.5×10-3mol/L L/mol 9.2 加入0.16molNO2 減小 3c+8d-8a-2b-Q 不處于 p1<p2<p3，壓強越小，平衡時氮氣的含量越大，容器I壓強最小，反應速率最慢，若達平衡，氮氣的百分含量應該最大，圖像與此不符

【解析】

根據反應中二氧化氮和四氧化二氮的比例關系確定Y為四氧化二氮，根據表格數據分析，反應進行到60秒時到平衡，通過平衡常數計算公式算平衡常數。在100秒時二氧化氮的物質的量濃度增大，四氧化二氮的物質的量濃度不變，所以應是加入一定量的二氧化氮，加入二氧化氮相當于加壓，平衡向四氧化二氮的方向進行，二氧化氮的體積分數減小。根據反應熱等于反應物的鍵能總和-生成物的鍵能總和進行分析。根據方程式分析，壓強增大，平衡逆向移動，氮氣的體積分數減小。

（1）①通過表格分析，前20秒，X改變了0.080mol/L，而Y改變了(0.100-0.060)mol/L=0.040mol/L，說明Y為N2O4；20～40s內，用NO2表示的化學反應速率為 mol/(L·s)=1.5×10-3mol/(L·s)； ②反應2NO2(g)NO4(g)的平衡常數為=L/mol ；③容器的體積不變，全為氣體，所以密度不變，混合氣體的密度=0.100×92=9.2 g·L－1； ④從表格分析，100s時加入（0.200-0.120）×2mol=0.16molNO2，體系相當于加壓，平衡向正向移動，二氧化氮的體積分數減小；

（2）①假設使 1molN2O4(g)完全分解成相應的原子時需要吸收的能量為x，則有△H=－Q=2(4a+b) +x-3c-8d，x= 3c+8d-8a-2b-Q；

②根據方程式分析，壓強越小，平衡時氮氣的含量越大，容器I壓強最小，反應速率最慢，若達平衡，氮氣的百分含量應該最大，圖像與此不符。