Question

【題目】汽車尾氣中含有上百種不同的化合物，其中的污染物有固體懸浮顆粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、鉛及硫氧化合物等，一輛轎車一年排放的有害廢氣比自身重量大3倍。其中NO氣體是由于內燃機燃燒的高溫引起N2和O2反應所致：N2(g)+O2(g)2NO(g) △H>0，已知該反應在2404℃時，平衡常數K=64×10-4。請回答：

(1)某溫度下，向4L密閉容器中充入N2和O2各4mol，平衡時，5分鐘后O2的物質的量為1mol，則N2的反應速率是____________。

(2)恒容條件下，判斷該反應達到平衡的標志是________。(填字母序號)。

A.消耗1mol N2同時生成1mol O2 B.混合氣體密度不變

C.混合氣體平均相對分子質量不變 D.2v(N2)正＝v(NO)逆

(3)將N2、O2的混合氣體充入恒溫恒容密閉容器中，下列變化趨勢正確的是________(填字母序號)。

(4)可逆反應N2(g)+O2(g)2NO(g)的平衡常數表達式為____________。溫度升高，平衡常數將會

_____________(填“增大、或“減小”)

(5)該溫度下，某時刻測得容器內N2、O2、NO的濃度分別為2.5×10-1mol·L-1、4.0×10-2mol·L-1和3.0×10-3mol·L-1，此時反應___________(填“處于化學平衡狀態”、“向正反應方向進行”或“向逆反應方向進行”)。

(6) 火箭燃料N2H4(肼)在NO2中燃燒，生成N2、液態水。已知：

N2(g)+2O2(g)＝2NO2(g) △H1＝+67kJ/mol

N2H4(g)+O2(g)＝N2(g)+2H2O(l) △H2＝-534kJ/mol

由此請寫出發射火箭時燃燒反應的熱化學方程式____________________。

Answer 1

【答案】0.15mol/(L·min)0.15mol/(L·min)A D A DA C A CK=c2(NO)/[c(N2) c(O2)]K=c2(NO)/[c(N2) c(O2)]增大向正反應方向進行2N2H4(g) + 2NO(g) = 3N2(g) +4H2O(l)ΔH= -1135kJ/mol

【解析】

分析：

反應速率v=；(2)A.根據反應方程式可知:消耗1 mol N2同時就消耗1 mol O2，還生成1 mol O2，則氧氣的消耗速率與產生速率相等，反應達到平衡狀態，正確;B.因為反應是在恒容條件下進行，反應前后氣體的質量也不變，所以無論反應是否達到平衡，混合氣體密度不變，因此不能作為判斷平衡的標志，錯誤;C.因為氣體的物質的量不變，質量也不變，所以混合氣體平均相對分子質量不變不能作為判斷平衡的標志，錯誤;D.在任何時刻都存在: v(N2)正: (NO)正=1:2;而 2v(N2)正=v(NO)逆，則(NO)正= v(NO)逆，反應達到平衡狀態，正確。(3)由于該反應的正反應是吸熱反應，所以升高溫度，化學平衡正向移動，化學平衡常數增大，A正確;加入催化劑，化學反應速率加快，達到平衡所需要的時間縮短。但是催化劑不能使平衡發生移動，故NO的平衡濃度不變，因此B選項錯誤。由于升高溫度，平衡正向移動，氮氣的轉化率提高。化學反應速率加快，達到平衡所需要的時間縮短，故C正確; (4)可逆反應N2(g)+O2(g)2NO(g)的平衡常數表達式為K=c2(NO)/[c(N2) c(O2)]K=c2(NO)/[c(N2) c(O2)] 。溫度升高，平衡正向移動，平衡常數將會增大。(5) (3.0×10-3)2÷[(2.5×10-1)×( 4.0×10-2)]=9.0×10-4<64×10-4。所以反應向正反應方向進行

(6)根據蓋斯定律計算。

氮氣的反應速率v==0.75 mol/L÷5min=0.15mol/(L·min)；

(2)A.根據反應方程式可知:消耗1 mol N2同時就消耗1 mol O2，還生成1 mol O2，則氧氣的消耗速率與產生速率相等，反應達到平衡狀態，正確;B.因為反應是在恒容條件下進行，反應前后氣體的質量也不變，所以無論反應是否達到平衡，混合氣體密度不變，因此不能作為判斷平衡的標志，錯誤;C.因為氣體的物質的量不變，質量也不變，所以混合氣體平均相對分子質量不變不能作為判斷平衡的標志，錯誤;D.在任何時刻都存在: v(N2)正: (NO)正=1:2;而 2v(N2)正=v(NO)逆，則(NO)正= v(NO)逆，反應達到平衡狀態，正確。(3)由于該反應的正反應是吸熱反應，所以升高溫度，化學平衡正向移動，化學平衡常數增大，A正確;加入催化劑，化學反應速率加快，達到平衡所需要的時間縮短。但是催化劑不能使平衡發生移動，故NO的平衡濃度不變，因此B選項錯誤。由于升高溫度，平衡正向移動，氮氣的轉化率提高。化學反應速率加快，達到平衡所需要的時間縮短，故C正確;(4) 可逆反應N2(g)+O2(g)2NO(g)的平衡常數表達式為K=c2(NO)/[c(N2) c(O2)]K=c2(NO)/[c(N2) c(O2)] 。溫度升高，平衡正向移動，平衡常數將會增大。(5) (3.0×10-3)2÷[(2.5×10-1)×( 4.0×10-2)]=9.0×10-4<64×10-4。所以反應向正反應方向進行；

(6) ①N2(g)+2O2(g)＝2NO2(g) △H1＝+67kJ/mol

②N2H4(g)+O2(g)＝N2(g)+2H2O(l) △H2＝-534kJ/mol

根據蓋斯定律②×2－①得

2N2H4(g) + 2NO2(g) = 3N2(g) +4H2O(l)ΔH= -1135kJ/mol