Question

(14分)2013年12月2日，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號甲”運載火箭將“嫦娥三號”探月衛(wèi)星成功送入太空，進一步向廣寒宮探索。“長征三號甲”是三級液體助推火箭，一、二級為常規(guī)燃料，常規(guī)燃料通常指以肼（N2H4）為燃料，以二氧化氮做氧化劑。

Ⅰ．常規(guī)燃料通常指以肼（N2H4）為燃料，以二氧化氮做氧化劑。但有人認為若用氟氣代替二氧化氮作氧化劑，反應釋放的能量更大（兩者反應生成氮氣和氟化氫氣體）。

已知：①N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H = －543kJ·mol－1

②H2(g)+ F2(g) = HF(g) △H = －269kJ·mol－1

③H2(g)+ O2(g) = H2O(g) △H = －242kJ·mol－1

請寫出肼和氟氣反應的熱化學方程式：_____________________________。

Ⅱ．氧化劑二氧化氮可由NO和 O2生成，已知在2 L密閉容器內(nèi)，800 ℃時反應：

2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH 的體系中，n(NO)隨時間的變化如表：

時間(s)	0	1	2	3	4	5
n(NO)(mol)	0.200	0.100	0.080	0.050	0.050	0.050
n(O2)(mol)	0.100	0.050	0.040	0.025	0.025	0.025

（1）已知：K800℃>K1000℃，則該反應的ΔH ______0（填“大于”或“小于”），用O2表示從0～2 s內(nèi)該反應的平均速率為__________。

（2)能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是________。

A．容器內(nèi)顏色保持不變 B． 2v逆(NO)＝v正(O2)

C．容器內(nèi)壓強保持不變 D．容器內(nèi)密度保持不變

（3)為使該反應的速率增大，提高NO的轉(zhuǎn)化率，且平衡向正反應方向移動應采取的措施有 。

（4）在上述條件下，計算通入2 mol NO和1 mol O2的平衡常數(shù)K＝______________。

（5）在上述條件下，若開始通入的是0.2 mol NO2氣體，達到化學平衡時，則NO2的轉(zhuǎn)化率為 。

 

Answer 1

Ⅰ．N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g) △H=－1135kJ·mol－1

Ⅱ．(1) 小于；0.015 mol/(L·s) ；（2) A 、C;（3）通入氧氣、增大壓強；（4）720 ；（5）25%

【解析】

試題分析：Ⅰ①+②×4－③×2整理可得N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g) △H=－1135kJ·mol－1 ；Ⅱ（1）由已知條件可知升高溫度化學平衡常數(shù)減小，說明升高溫度門牌號逆向移動。根據(jù)平衡移動原理，升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動，逆反應方向是吸熱反應，所以該反應的正反應為放熱反應，即ΔH<0。從0～2 s內(nèi)用O2表示該反應的平均速率為v(O2)= (0.100－0.040)mol÷2L÷2s=0.015 mol/(L·s);(2)A．因為反應是在恒容的密閉容器中發(fā)生的，只有NO2是紅棕色，其它氣體都是無色的，若容器內(nèi)顏色保持不變，說明各種氣體的物質(zhì)的量不變，而反應是個反應前后氣體體積不等的反應，所以可證明反應達到平衡狀態(tài)。正確。B．在任何時刻都存在關(guān)系：2v逆(NO)＝v正(O2)。因此不能證明反應達到平衡狀態(tài)。錯誤。C．由于反應是個反應前后氣體體積不等的反應，若未達到平衡，則容器內(nèi)氣體的壓強就會發(fā)生變化，所以容器內(nèi)壓強保持不變，則該反應達到了平衡狀態(tài)。正確。D．在反應前后氣體的質(zhì)量不變，容器的容積也不變，所以任何時刻容器內(nèi)氣體的密度都保持不變。故不可作為判斷平衡的標志。錯誤。選項為A、C。（3)為使該反應的速率增大，提高NO的轉(zhuǎn)化率，且平衡向正反應方向移動應采取的措施有通入氧氣來增大氧氣的濃度或增大體系的壓強的方法；（4）在上述體系中化學反應平衡常數(shù)為.由于化學平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，而與濃度無關(guān)，溫度沒變，所以化學平衡常數(shù)就不變。（5）在反應開始時c(NO2)=0.1mol/L;假設在反應過程中c(O2)=xmol/L，則當反應得到平衡時各種物質(zhì)的濃度分別是c(NO2)=(0.1-2x）mol/L; c(NO)= 2xmol/L; c(NO2)=xmol/L。根據(jù)化學平衡常數(shù)的含義可得。解得x=0.0125mol/L,所以NO2的轉(zhuǎn)化率為（2×0.0125mol/L)÷0.1mol/L×100%=25%.

考點：考查化學平衡狀態(tài)的判斷、化學平衡常數(shù)的表達式及應用、熱方向方程式的書寫及物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率。