Question

【題目】肼(N2H4)和氨均為重要的化工原料。回答下列問題：

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，向恒容的密閉容器中加入1 mol N2H4和1 mol O2，發生反應I。達到平衡后，只改變下列條件，能使N2的平衡體積分數增大的是_______( 填選項字母)。

A.增大壓強 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，發生反應II和反應III。反應III對N2的平衡轉化率的影響為_____(填“增大”“減小”或“無影響”)，理由為___________。

(4)t2°C時，向剛性容器中充入NH3，發生反應III。NH3和H2的分壓(p)與時間(t)的關系如圖所示。

①0~t1min內，反應的平均速率v(NH3)=____kPa/min

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

③反應物分子的有效碰撞幾率：M____N(填“>”“<”或“=”)。

④t2 min時升高溫度，再次達到平衡后，H2的分壓增大的原因為______。

Answer 1

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

【解析】

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

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

(3)根據反應III是吸熱反應，從反應溫度計物質的濃度變化分析對反應II的平衡移動的影響；

(4)①根據在體積不變時，氣體的物質的量的比等于氣體的分壓比，利用t1時NH3、H2的分壓相等，計算NH3的分壓，結合速率含義計算v(NH3)；

②利用平衡常數的定義式計算Kp；

③根據有效碰撞次數越多，反應速率越快分析；

④根據溫度對平衡移動及分壓的影響分析判斷。

(1)根據已知反應：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

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

(2)該反應的正反應是氣體分子數不變的放熱反應，

A．增大壓強，化學平衡不移動，N2的平衡體積分數不變，A錯誤；

B．再通入一定量O2，化學平衡正向移動，產生N2，但平衡移動的趨勢是微弱的，由于方程式兩邊都是只有一種氣體，通入O2，平衡常數不變，則N2的平衡體積分數不變，B錯誤；

C．分離出部分水，由于水是液態物質，移出不能改變平衡，故對平衡移動無影響，所以N2的平衡體積分數不變，C錯誤；

D．降低溫度，化學平衡正向移動，N2的平衡體積分數增大，D正確；

故合理選項是D；

(3)反應III是吸熱反應，反應進行使體系溫度降低，且反應消耗NH3、使NH3的濃度降低，同時又增大了H2的濃度，促進了反應II化學平衡正向移動，最終使N2的平衡轉化率增大；

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

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

③M點到N點，反應正向進行，正反應速率大于逆反應速率，所以反應物分子的有效碰撞幾率：M>N；

④t2min時溫度升高，由于容器的體枳不變，H2分壓增大，且該反應的正反應是吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，使H2分壓增大。