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19.联氨(N2H4)及其衍生物是一类重要的火箭燃料,N2H2与N2O4反应能放出大量的热.
(1)已知:2NO2(g)?N2O4(g)△H=-57.20KJ•mol-1.在一定温度下,等容密闭容器中反应达到平衡.其它条件不变时,下列措施能提高NO2转化率的是BC
A.减小NO2的浓度B.降低温度   C.增加NO2的浓度D.升高温度
(2)已知在T℃,2L密闭容器中,加入4mol  NO2(g),发现5min反应达平衡时,放出的热量为57.20KJ,则此时N2O4的体积分数为33%,在此时间内用N2O4表示的反应速率为0.1mol/(L.min).达到平衡后,保持温度不变,快速缩小容器的体积至1L,气体的颜色变化过程是先加深后变浅,但比原来的要深
(3)25℃时,1.00g N2H4(1)与足量N2O4(l)完全反应生成N2(g)和H2O(l),放出19.14kJ的热量.则反应2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(l)的△H=-1224.96 kJ•mol-1.
(4)17℃、1.01×105 Pa,密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时,c(NO2)=0.0300mol•L-1、c(N2O4)=0.0120mol•L-1.反应2NO2(g)?N2O4(g)的平衡常数K=13.3
(5)T℃、1.01×105 Pa,已知反应2NO2(g)?N2O4(g)的平衡常数K=$\frac{1}{3}$,在2L密闭容器中,加入10mol NO2(g) 和4mol N2O4(g),则平衡向生成N2O4物质的方向移动,再次平衡时,NO2(g)的浓度是3mol/L.

分析 (1)A.减小NO2的浓度,等效为降低压强,平衡逆向移动;
B.正反应为放热反应,降低温度平衡正向移动;
C.增加NO2的浓度,等效为增大压强,平衡正向移动;
D.正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动;
(2)根据放出的热量计算生成的N2O4的物质的量、参加反应NO2的物质的量,进而计算N2O4的体积分数,根据v=$\frac{△c}{△t}$计算内用N2O4表示的反应速率;
达到平衡后,保持温度不变,快速缩小容器的体积至1L,二氧化氮浓度增大,颜色加深,压强增大平衡正向移动,颜色又变浅,但二氧化氮浓度比原来大;
(3)计算2mol N2H4反应放出的热量可得反应热;
(4)根据K=$\frac{c({N}_{2}{O}_{4})}{{c}^{2}(N{O}_{2})}$计算平衡常数;
(5)计算此时浓度商Qc,若Qc=K,处于平衡状态,若Qc<K,反应向正反应进行,若Qc>K,反应向逆反应进行;
设平衡时NO2(g)的浓度为xmol/L,表示出平衡时N2O4的浓度,再结合平衡常数列方程计算.

解答 解:(1)A.减小NO2的浓度,等效为降低压强,平衡逆向移动,NO2转化率减小,故A错误;
B.正反应为放热反应,降低温度平衡正向移动,NO2转化率增大,故B正确;
C.增加NO2的浓度,等效为增大压强,平衡正向移动,NO2转化率增大,故C正确;
D.正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,NO2转化率减小,故D错误,
故选:BC;
(2)生成的N2O4的物质的量为$\frac{57.20kJ}{57.20kJ/mol}$=1mol、参加反应NO2为1mol×2=2mol,5min平衡时NO2为4mol-2mol=2mol,N2O4的体积分数为$\frac{1mol}{1mol+2mol}$×100%=33%,N2O4表示的反应速率为$\frac{\frac{1mol}{2L}}{5min}$=0.1mol/(L.min);
达到平衡后,保持温度不变,快速缩小容器的体积至1L,二氧化氮浓度增大,颜色加深,压强增大平衡正向移动,颜色又变浅,但二氧化氮浓度比原来大,气体的颜色变化过程是:先加深后变浅,但比原来的要深,
故答案为:33%;0.1mol/(L.min);先加深后变浅,但比原来的要深;
(3)2mol N2H4反应放出的热量为19.14kJ×$\frac{2mol×32g/mol}{1.00g}$=1224.96kJ,则反应2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(l)的△H=-1224.96 kJ•mol-1,
故答案为:-1224.96;
(4)平衡时,c(NO2)=0.0300mol•L-1、c(N2O4)=0.0120mol•L-1.反应2NO2(g)?N2O4(g)的平衡常数K=$\frac{c({N}_{2}{O}_{4})}{{c}^{2}(N{O}_{2})}$=$\frac{0.012}{0.0{3}^{2}}$=13.3,
故答案为:13.3;
(5)在2L密闭容器中,加入10mol NO2(g) 和4mol N2O4(g),浓度商Qc=$\frac{\frac{4}{2}}{(\frac{10}{2})^{2}}$=0.08<K=$\frac{1}{3}$,反应向正反应进行,即向生成N2O4的方向移动,
设平衡时NO2(g)的浓度为xmol/L,则:
               2NO2(g)?N2O4(g)
起始浓度(mol/L):5         2
变化浓度(mol/L):2x-4      x-2
平衡浓度(mol/L):9-2x      x
则$\frac{x}{(9-2x)^{2}}$=$\frac{1}{3}$,解得x=3,
故答案为:N2O4;3mol/L.

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、化学反应速率、化学平衡常数、反应热计算等,注意理解掌握化学平衡常数的应用.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

9.工厂中用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中,除了含有大量硫酸外.还含有少量NH4+、Fe3+、AsO43-、Cl-.为除去杂质离子,部分操作流程如下:

请回答问题:
(1)NH4+在用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中以(NH4)2SO4和NH4Cl形式存在.现有一份(NH4)2SO4溶液,一份NH4Cl溶液,(NH4)2SO4溶液中c(NH4+)恰好是NH4Cl溶液中c(NH4+)的2倍,则c[(NH4)2SO4]<c(NH4Cl)(填:<、=或>).
(2)随着向废液中投入生石灰(忽略溶液温度的变化),溶液中$\frac{[N{H}_{3}•{H}_{2}O]}{[O{H}^{-}]}$减小(填“增大”、“减小”或“不变”).
(3)投入生石灰调节pH到2~3时,大量沉淀主要成分为CaSO4•2H2O[含有少量Fe(OH)3],提纯CaSO4•2H2O的主要步骤:向沉淀中加入过量稀硫酸,充分反应后,过滤、洗涤、晾干或干燥.
(4)25℃,H3AsO4电离常数为K1=5.6×10-3、K2=1.7×10-7、K3=4.0×10-12.当溶液中pH调节到8~9时,沉淀主要成分为Ca3(AsO4)2.
①pH调节到8左右Ca3(AsO4)2 才开始沉淀的原因是H3AsO4是弱酸,当溶液中pH调节到8左右,c(AsO43-)增大,Ca3(AsO4)2开始沉淀.
②Na3AsO4 第一步水解的平衡常数数值为:2.5×10-3.
③已知:AsO43-+2I-+2H+=AsO43-+I2+H2O,SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+.上述两个反应中还原性最强的微粒是SO2.

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10.向某恒容密闭容器中加入4mol A、1.2mol C和一定量的B三种气体,一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如甲图所示[已知t0~t1阶段c(B)未画出].乙图为t2时刻后改变反应条件,反应速率随时间的变化情况,在t2、t3、t4、t5时刻各改变一种不同的条件,已知t3时刻为使用催化剂.

(1)若t1=15s,则t0~t1阶段的反应速率为v(C)=0.02mol•L-1s-1.
(2)t4时刻改变的条件为减小压强,该反应的逆反应为放热反应(填“吸热反应”或“放热反应”). B的起始物质的量为2mol.
(3)图乙中共有Ⅰ~Ⅴ五处平衡,其平衡常数与Ⅰ处的平衡常数不相等的是Ⅴ(填“Ⅱ”、“Ⅲ”、“Ⅳ”或“Ⅴ”).
(4)写出该反应的化学方程式2A(g)+B(g)?3C(g).

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7.只用一种试剂或操作即可除去少量杂质或鉴别物质,将该试剂或操作名称填在空格处.
编号物质试剂或操作名称
①除杂质:NaHCO3溶液(Na2CO3)
②除杂质:MgO(Al2O3)
③除杂质:FeCl2溶液(FeCl3)
④鉴别:NaCl、KCl
⑤鉴别:AlCl3、Al2(SO4)3溶液
写出以上表格中对应的离子反应:①CO2+CO32-+H2O=2HCO3-;②Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O;③Fe+2Fe3+=3Fe2+.

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14.50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应.通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热.回答下列问题:
(1)从实验装置看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是环形玻璃搅拌棒.
(2)烧杯间填满碎纸条的作用是隔热,减少实验过程中的热量损失.
(3)实验中改用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应,与上述实验相比较,所放出的热量不相等(填“相等”或“不相等”),中和热相等(填“相等”或“不相等”),理由是因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1molH2O所放出的热量,与酸碱的用量无关.
(4)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得中和热的数值与57.3kJ/mol相比较会偏小.(填“偏大”、“偏小”或“无影响”).
(5)完整地做一次这样的实验,需测定3次温度.
(6)大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值偏小(填“偏大”、“偏小”或“无影响”

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4.下列说法正确的是(  )
A.分子式为C7H8O,且含苯环的有机化合物有4种
B.乙醇能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.向无水乙醇中加入浓H2SO4,加热至170℃,产生的使酸性KMnO4溶液褪色的气体只是乙烯
D.遇FeCl3溶液可显紫色

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11.下列说法正确的是(  )
A.凡是中心原子采取sp3杂化的分子,其立体构型都是正四面体型
B.在SCl2中,中心原子S采取sp杂化轨道成键
C.杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对
D.凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键

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8.某溶液含有K+、Fe3+、SO42-,CO32-、I-中的几种.取样,滴加KSCN溶液后显血红色.不正确的是(  )
A.一定存在的离子为Fe3+、SO42-
B.一定不存在的离子为CO32-、I-
C.不能确定的离子为K+、SO42-
D.确定是否含有K+离子需要经过焰色反应

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9.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是(  )
A.常温常压下,28 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有的碳原子数为2 NA
B.4.2 g C3H6中含有的碳碳双键数一定为0.1 NA
C.1 mol-OH中电子数为10 NA
D.标准状况下,2.24 L CHCl3的原子总数为0.1 NA

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