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）△H=-57.20kJ•mol^-1．一定温度下，在密闭容器中反应2NO₂（g）N₂O₄（g）达到平衡．
其他条件不变时，下列措施能提高NO₂转化率的是______（填字幕）
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）25℃时，1.00gN₂H₄（l）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=______kJ•mol^-1
（3）17℃、1.01×10⁵Pa，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．计算反应2NO₂（g）N₂O₄（g）的平衡常数K．
（4）现用一定量的Cu与足量的浓HNO₃反应，制得1.00L已达到平衡的N₂O₄和NO₂的混合气体（17℃、1.01×10⁵Pa），理论上至少需消耗Cu多少克？

Answer

本题考察了平衡移动原理、反应热计算、平衡常数，氧化还原反应的计算．
（1）根据外界条件对平衡的影响，若平衡正向移动，则能提高NO2转化率；
（2）根据热化学方程式，应计算2 molN2H4完全然绕放出的热量；
（3）根据平衡常数表达式，带入平衡浓度计算；
（4）首根据（3）问浓度关系，计算出1L混合气体中N2O4和NO2，然后根据反应方程式或氧化还原反应中得失电子守恒即可计算出铜的质量．
【解析】
（1）减少NO2的浓度平衡向逆反应方法移动，NO2的转化率降低；降低温度，平衡向放热方向移动，正反应为放热反应，所以降低温度，NO2的转化率升高；增加NO2的浓度，相当于加压，平衡正向移动，所以NO2的转化率升高；升高温度，平衡向吸热反应方向移动，所以NO2的转化率降低．
故选BC．
（2）2mol N2H4完全燃烧放出热量为：2mol×32g/mol×19.14KJ/g═1224.96KJ，
故反应2N2H4（l）+N2O4（l）=3N2（g）+4H2O（l）的△H=-1224.96kJ•mol-1．
（3）根据题意知平衡时：c（N2O4）=0.0120mol•L-1； c（NO2）=0.0300mol•L-1
K=
答：平衡常数为13.3．
（4）由（3）可知，在17℃、1.01×105Pa达到平衡时，1.00L混合气体中：n（N2O4）=c（N2O4）×V=0.0120mol•L-1×1.00L=0.0120mol，n（NO2）=c（NO2）×V=0.0300mol•L-1×1.00L=0.0300mol
则n总（NO2）=n（NO2）+2×n（N2O4）=0.0540mol
由Cu+4HNO3═Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O可得
答：理论上至少需消耗Cu 1.73 g．