Question

【題目】氮的化合物在生產(chǎn)、生活中廣泛存在

（1）鍵能是氣態(tài)原子形成1mol化學(xué)鍵釋放的最低能量。已知下列化學(xué)鍵的鍵能如表所示,寫出1mol氣態(tài)肼（NH2-NH2）燃燒生成氮?dú)夂退�蒸氣的熱化學(xué)方程式_________

化學(xué)鍵	N≡N	O=O	N-N	N-H	O-H
鍵能/(kJ/mol)	946	497	193	391	463

（2）用焦炭還原NO的反應(yīng)為：2NO(g)+C(s) N2(g)+CO2(g)，向容積均為1L的甲、乙、丙三個(gè)恒容恒溫（反應(yīng)溫度分別為400℃、400℃、T℃）容器中分別加入足量的焦炭和一定量的NO，測(cè)得各容器中n(NO)隨反應(yīng)時(shí)間t的變化情況如下表所示：

t/min	0	10	20	30	40
n(NO）（甲容器）/mol	2.00	1.50	1.10	0.80	0.80
n(NO）（乙容器）/mol	1.00	0.80	0.65	0.53	0.45
n(NO）（丙容器）/mol	2.00	1.45	1.00	1.00	1.00

該反應(yīng)為_____________（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)乙容器中的反應(yīng)在60min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，則0-60min內(nèi)用NO的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率V（NO）=_________

（3）用焦炭還原NO2的反應(yīng)為：2NO2(g)+2C(s) N2(g)+2CO2(g)，在恒溫條件下，1molNO2和足量C發(fā)生該反應(yīng)，測(cè)得平衡時(shí)NO2和CO2的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系如圖所示：

①A、B兩點(diǎn)的濃度平衡常數(shù)關(guān)系：Kc(A)_____________Kc(B)（填“＜”或“＞”或“=”）。

②A、B、C三點(diǎn)中NO2的轉(zhuǎn)化率最高的是_____________（填“A”或“B”或“C”）點(diǎn)。

③計(jì)算C點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp(C)=____________（Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

Answer 1

【答案】N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH= -544 kJ·mol-1 放熱 0.01mol·L-1·min-1 = A 2Mpa

【解析】

（1）先根據(jù)題干信息寫出化學(xué)反應(yīng)方程式，然后根據(jù)焓變=反應(yīng)物鍵能之和-生成物鍵能之和計(jì)算該反應(yīng)的焓變，然后書寫出熱化學(xué)方程式；

（2）根據(jù)比較甲、丙容器中的數(shù)據(jù)，丙容器中先達(dá)到平衡，則說明丙容器中溫度高，平衡時(shí)丙容器中NO的物質(zhì)的量高于甲容器，說明溫度升高平衡向逆方向移動(dòng)，從而分析出該反應(yīng)的熱效應(yīng)；根據(jù)2NO（g）+C（s）N2（g）+CO2（g），前后氣體體積不變，相同溫度下，甲與乙為等效平衡，故乙平衡時(shí)NO的物質(zhì)的量為甲平衡時(shí)的一半，即為0.4mol，根據(jù)計(jì)算出060min內(nèi)NO的平均反應(yīng)速率；

（3）①平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變化學(xué)平衡常數(shù)不變；

②2NO2（g）+2C（s）N2（g）+2CO2（g），增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng)，二氧化氮轉(zhuǎn)化率減�。�

③設(shè)生成二氧化碳2xmol，列三段式：

2NO2（g）+2C（s）N2（g）+2CO2（g）

起始（mol） 1 0 0

轉(zhuǎn)化（mol） 2x x 2x

平衡（mol）1-2x x 2x

C點(diǎn)時(shí)NO2和CO2濃度相等，則1-2x=2x，解得：x=0.25，然后根據(jù)Kp的定義求解。

（1）1mol肼（NH2-NH2）燃燒生成氮?dú)夂退�蒸氣的化學(xué)反應(yīng)方程式為：N2H4+O2=N2+2H2O，反應(yīng)物總鍵能之和=（4×391+193+497）kJ/mol =2254 kJ/mol，生成物總鍵能之和=（946+4×463）kJ/mol =2798 kJ/mol，該反應(yīng)反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能之和-生成物總鍵能之和=2254 kJ/mol-2798 kJ/mol=-544 kJ/mol，故1mol氣態(tài)肼（NH2-NH2）燃燒生成氮?dú)夂退�蒸氣的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH= -544 kJ·mol-1；

（2）根據(jù)比較甲容器和丙容器中的數(shù)據(jù)，丙容器中先達(dá)到平衡，則說明丙容器中溫度高，平衡時(shí)丙容器中NO的物質(zhì)的量高于甲容器，說明溫度升高平衡向逆方向移動(dòng)，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)；

②根據(jù)2NO（g）+C（s）N2（g）+CO2（g），前后氣體體積不變，相同溫度下，甲與乙為等效平衡，故乙平衡時(shí)NO的物質(zhì)的量為甲平衡時(shí)的一半，即為0.4mol，則0200min內(nèi)用NO的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v（NO）===0.01mol·L-1·min-1

（3）①A、B兩點(diǎn)的溫度相同，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，故濃度平衡常數(shù)關(guān)系：Kc（A）=Kc（B）；

②2NO2（g）+2C（s）N2（g）+2CO2（g），增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng)，故A、B、C三點(diǎn)中NO2的轉(zhuǎn)化率最高的是A點(diǎn)；

③設(shè)生成二氧化碳2xmol，列三段式：

2NO2（g）+2C（s）N2（g）+2CO2（g）

起始（mol） 1 0 0

轉(zhuǎn)化（mol） 2x x 2x

平衡（mol）1-2x x 2x

C點(diǎn)時(shí)NO2和CO2濃度相等，則1-2x=2x，解得：x=0.25，因C點(diǎn)時(shí)NO2和CO2濃度相等，則NO2和CO2的分壓也相等，即Kp（NO2）=Kp（CO2）=，Kp（N2）=，Kp（C）==2MPa。