Question

.联氨（N₂H₄）及其衍生物是一类重要的火箭燃料．N₂H₄与N₂O₄反应能放出大量的热．
（1）已知：2NO₂（g）?N₂O₄（g），N₂O₄为无色气体．
①在上述条件下反应能够自发进行，则反应的△H______0（填写“＞”、“＜”、“=”）
②一定温度下，在密闭容器中反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）达到平衡，达到平衡状态的标志______．
A单位时间内生成nmolN₂O₄的同时生成2nmolNO₂
B用NO₂、N₂O₄的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2：1的状态
C混合气体的颜色不再改变的状态
D混合气体的密度不再改变的状态
E混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
③其他条件不变时，下列措施能提高NO₂转化率的是______（填字母）
A减小NO₂的浓度B降低温度C增大压强D升高温度
④17℃、1.01×10⁵Pa，往10L密闭容器中充入NO₂，达到平衡时，c（NO₂）=0.2mol?L^-1、c（N₂O₄）=0.16mol?L^-1．请计算反应初始时，充入NO₂的物质的量；请计算该温度下该反应的平衡常数K；请计算该温度下反应N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常数K．（请写出计算过程）
（2）25℃时，1molN₂H₄（l）与足量N₂O₄（l）完全反应生成N₂（g）和H₂O（l），放出612.5kJ的热量．
请写出该反应的化学方程式：______．

Answer 1

（1）①2NO₂（g）?N₂O₄（g），N₂O₄为无色气体，在上述条件下反应能够自发进行说明△H-T△S＜0，反应的△S＜0，则满足△H-T△S＜0，△H＜0；
故答案为：＜；
②一定温度下，在密闭容器中反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）达到平衡的标志是正逆反应速率相同；
A、单位时间内生成n mol N₂O₄的同时生成2nmolNO₂ 表明正逆反应速率相同，故A正确；
B、用NO₂、N₂O₄的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2：1的状态在整个过程中和达到平衡是相同的，不能判断反应达到平衡，故B错误；
C、反应中二氧化氮是红棕色气体，四氧化二氮是无色气体，混合气体的颜色不再改变的状态，证明反应达到平衡，故C正确；
D、密度等于气体质量除以体积，反应过程中密度不变，混合气体的密度不再改变的状态，不能证明反应达到平衡，故D错误；
E、反应是气体体积减小的反应，质量守恒，当混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态，是气体物质的量不变，能证明平衡，故E正确；
故答案为：ACE；
③其他条件不变时，措施能提高NO₂转化率的是平衡正向进行，2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0；反应是气体体积减小的放热反应，反应正向进行的条件是低温高压条件，选项A减小二氧化氮浓度转化率减小，D选项升高温度平衡逆向进行，二氧化氮转化率减小；
故答案为：BC；
④17℃、1.01×10⁵Pa，往10L密闭容器中充入NO₂，达到平衡时，c（NO₂）=0.2mol?L^-1、c（N₂O₄）=0.16mol?L^-1，反应初始时，充入NO₂的物质的量浓度为0.52mol/L，
n（NO₂）=C（NO₂）?V=0.52mol/L×10L=5.2mol；
该反应的平衡常数K=

c(N2O4)

C2(NO2)

=

0.16mol/L

(0.2mol/L)2

=4mol^-1/L^-1
该温度下反应N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常数K′=

c2(NO2)

c(N2O4)

=

1

K

=

1

4

mol/L；
答：反应初始二氧化氮物质的量为5.2mol，反应的平衡常数为4mol^-1/L^-1，该温度下反应N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常数为0.25mol/L；
（2）25℃时，1molN₂H₄（l）与足量N₂O₄（l）完全反应生成N₂（g）和H₂O（l），放出612.5kJ的热量，2molN₂H₄（l）与足量N₂O₄（l）完全反应生成N₂（g）和H₂O（l），放出1225kJ的热量，反应的热化学方程式为：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225KJ/mol，
故答案为：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225KJ/mol．