Question

氮的化合物在生产、生活中广泛存在。

(1)键能是将1mol理想气体分子AB拆开为中性气态原子A和B所需的能量。部分化学键的键能如下表：

化学键	N≡N	O=O	N-N	N-H	O-H
键能/kJ•mol^-1	946	497	193	391	463

写出1mol气态肼(H₂N-NH₂)燃烧生成氮气和水蒸气的热化学方程式________________。

(2)用焦炭还原NO的反应为：2NO(g)+C(s)⇌ N₂(g)+CO₂(g)，向容积均为1L的甲、乙、丙三个恒容恒温(反应温度分别为400℃、400℃、T℃)容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO，测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示：

t/min	0	10	20	30	40
n(NO)(甲容器)/mol	2.00	1.50	1.10	0.80	0.80
n(NO)(乙容器)/mol	1.00	0.80	0.65	0.53	0.45
n(NO) (丙容器)/mol	2.00	1.45	1.00	1.00	1.00

①该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。

②乙容器在60min时达到平衡状态，则0～60min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率υ(NO)=____________。

(3)用焦炭还原NO₂的反应为：2NO₂(g)+2C(s) ⇌N₂(g)+2CO₂(g)，在恒温条件下，1molNO₂和足量C发生该反应，测得平衡时NO₂和CO₂的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：

①A、C两点的浓度平衡常数关系：K_c(A)________K_c(C)(填“<”或“>”或“=”)。

②A、B、C三点中NO₂的转化率最高的是________(填“A”或“B”或“C”)点。

Answer

N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ∆H=-544 kJ/mol 放热 0.01mol/(L·min) ＝ C

【解析】

(1)用∆H=反应物键能总和-生成物键能总和计算。

(2)根据温度对化学平衡的影响判断反应的热效应；先依据等效平衡判断乙容器平衡时NO物质的量，再根据υ=计算。

(3)根据影响化学平衡常数的因素、压强对化学平衡的影响分析作答。

(1)反应N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ∆H=反应物键能总和-生成物键能总和=4×391kJ/mol+193kJ/mol+497kJ/mol-(946kJ/mol+4×463kJ/mol)=-544kJ/mol，答案为：N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ∆H=-544 kJ/mol。

(2)①甲容器和丙容器起始加入的NO物质的量相等，根据表中数据，丙容器先达到平衡状态，则丙容器中反应速率比甲容器中快，T>400；平衡时甲容器中NO物质的量为0.80mol，丙容器中NO物质的量为1.00mol，说明升高温度平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，答案为：放热。

②甲容器和乙容器的温度、容积相同，乙容器中起始加入的NO物质的量是甲容器的，该反应反应前后气体分子数不变，则乙容器与甲容器为恒温恒容下的比例等效平衡，甲容器平衡时NO物质的量为0.80mol，则乙容器平衡时NO物质的量为0.40mol；乙容器在60min时达到平衡状态，则0～60min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率υ(NO)==0.01mol/(L·min)，答案为：0.01mol/(L·min)。

(3)①浓度平衡常数只与温度有关，A和C的温度相同，故Kc(A)= Kc(C)，答案为：=。

②反应2NO2(g)+2C(s) ⇌N2(g)+2CO2(g)是气体分子数增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，NO2的转化率减小，故A、B、C三点中NO2的转化率最高的是C点，答案为：C。