Question

【題目】肼(N2H4)和氨均為重要的化工原料。回答下列問(wèn)題：

已知：I.N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l) △H=-624.0 kJ/mol

II.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4 kJ/mol

III.2NH3(g)N2H4(l)+H2(g) △H=+144.8 kJ/mol

(1)H2的燃燒熱△H=_____________。

(2)T1 °C時(shí)，向恒容的密閉容器中加入1 mol N2H4和1 mol O2，發(fā)生反應(yīng)I。達(dá)到平衡后，只改變下列條件，能使N2的平衡體積分?jǐn)?shù)增大的是_______( 填選項(xiàng)字母)。

A.增大壓強(qiáng) B.再通入一定量O2

C.分離出部分水 D.降低溫度

(3)在恒壓絕熱的密閉容器中通入一定量的N2和H2，發(fā)生反應(yīng)II和反應(yīng)III。反應(yīng)III對(duì)N2的平衡轉(zhuǎn)化率的影響為_____(填“增大”“減小”或“無(wú)影響”)，理由為___________。

(4)t2°C時(shí)，向剛性容器中充入NH3，發(fā)生反應(yīng)III。NH3和H2的分壓(p)與時(shí)間(t)的關(guān)系如圖所示。

①0~t1min內(nèi)，反應(yīng)的平均速率v(NH3)=____kPa/min

②反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=______kPa-1 (Kp為用分壓表示的平衡常數(shù))。

③反應(yīng)物分子的有效碰撞幾率：M____N(填“>”“<”或“=”)。

④t2 min時(shí)升高溫度，再次達(dá)到平衡后，H2的分壓增大的原因?yàn)?/span>______。

Answer 1

【答案】285.8kJ/mol D 增大 反應(yīng)III是吸熱反應(yīng)，使體系溫度降低，且消耗NH3、増大H2濃度，促進(jìn)反應(yīng)II平衝正向移動(dòng) > 溫度升高，體枳不變，分壓増大；該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，分壓增大

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律，將已知的熱化學(xué)方程式疊加可得待求反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，即得H2的燃燒熱；

(2)N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l) △H=-624.0 kJ/mol是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，根據(jù)平衡移動(dòng)原理分析能使N2的平衡體積分?jǐn)?shù)增大的條件；

(3)根據(jù)反應(yīng)III是吸熱反應(yīng)，從反應(yīng)溫度計(jì)物質(zhì)的濃度變化分析對(duì)反應(yīng)II的平衡移動(dòng)的影響；

(4)①根據(jù)在體積不變時(shí)，氣體的物質(zhì)的量的比等于氣體的分壓比，利用t1時(shí)NH3、H2的分壓相等，計(jì)算NH3的分壓，結(jié)合速率含義計(jì)算v(NH3)；

②利用平衡常數(shù)的定義式計(jì)算Kp；

③根據(jù)有效碰撞次數(shù)越多，反應(yīng)速率越快分析；

④根據(jù)溫度對(duì)平衡移動(dòng)及分壓的影響分析判斷。

(1)根據(jù)已知反應(yīng)：I.N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l) △H=-624.0 kJ/mol

II.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4 kJ/mol

III.2NH3(g)N2H4(l)+H2(g) △H=+144.8 kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律：，整理可得H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-285.8 kJ/mol；

(2)該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)不變的放熱反應(yīng)，

A．增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡不移動(dòng)，N2的平衡體積分?jǐn)?shù)不變，A錯(cuò)誤；

B．再通入一定量O2，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，產(chǎn)生N2，但平衡移動(dòng)的趨勢(shì)是微弱的，由于方程式兩邊都是只有一種氣體，通入O2，平衡常數(shù)不變，則N2的平衡體積分?jǐn)?shù)不變，B錯(cuò)誤；

C．分離出部分水，由于水是液態(tài)物質(zhì)，移出不能改變平衡，故對(duì)平衡移動(dòng)無(wú)影響，所以N2的平衡體積分?jǐn)?shù)不變，C錯(cuò)誤；

D．降低溫度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，N2的平衡體積分?jǐn)?shù)增大，D正確；

故合理選項(xiàng)是D；

(3)反應(yīng)III是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行使體系溫度降低，且反應(yīng)消耗NH3、使NH3的濃度降低，同時(shí)又增大了H2的濃度，促進(jìn)了反應(yīng)II化學(xué)平衡正向移動(dòng)，最終使N2的平衡轉(zhuǎn)化率增大；

(4)①由圖可知：NH3的起始分圧為p0kPa，t1 min時(shí)假設(shè)H2的分壓變化為x，此時(shí)NH3、H2的分壓相等，根據(jù)方程式2NH3(g)N2H4(l)+H2(g)可知此時(shí)x=p0-2x，所以x=kPa，則在0~t1min內(nèi)，反應(yīng)的平均速率v(NH3)=kPa/min；

②根據(jù)圖象可知平衡時(shí)H2的平衡分壓為p1 kPa，則NH3的平衡分壓為(p0-2p1)kPa，所以該反應(yīng)用平衡分壓表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp== kPa-1；

③M點(diǎn)到N點(diǎn)，反應(yīng)正向進(jìn)行，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，所以反應(yīng)物分子的有效碰撞幾率：M>N；

④t2min時(shí)溫度升高，由于容器的體枳不變，H2分壓增大，且該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，使H2分壓增大。