Question

氮的化合物广泛应用于工业、航天、医药等领域。

（1）氨气可作为脱硝剂，在恒温恒容密闭容器中充入一定量的NO和NH₃，在一定条件下发生反应：6NO（g）+ 4NH₃（g）5N₂（g）+6H₂O（g）。该反应已达到平衡状态的标志是__________ 。

a 反应速率v（NO）= v（H₂O）

b 容器内压强不再变化

c 容器内 N₂ 的物质的量分数不再变化

d 容器内 n（NO）∶n（NH₃）∶n（N₂）∶n（H₂O）= 6∶4∶5∶6

e 12 mol N-H 键断裂的同时生成 5 mol N≡N 键

f 混合气体的平均相对分子质量不再改变

（2）肼（N₂H₄）是火箭的高能燃料，该物质燃烧时生成水蒸气和氮气，已知某些化学键的键能如下：

化学键	O—H	N—N	N—H	O=O	N≡N
键能kJ•mol^-1	467	160	391	498	945

则1 mol N₂H₄在氧气中完全燃烧的过程中_____（填“吸收”或“放出”）的能量为_______kJ。

（3）一定条件下，在 5 L密闭容器内，反应 2NO₂（g）N₂O₄（g），NO₂的物质的量随时间变化如下表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
n（NO2）/mol	0.040	0.020	0.010	0.005	0.005	0.005

①用 N₂O₄ 表示 0～2 s 内该反应的平均速率为_____ mol•L^-1•s^-1。在第 5s 时，NO₂ 的转化率为_____。

②为加快反应速率，可以采取的措施是_______

a 升高温度            b 恒容时充入He（g）

c 恒压时充入He（g）     d 恒容时充入NO₂

（4）已知：2N₂O = 2N₂+O₂。不同温度（T）下，N₂O分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示（图中半衰期指任一浓度N₂O消耗一半时所需的相应时间），则T₁_____T₂（填“>”、 “=”或“<”）。当温度为T₁、起始压强为p₀，反应至t₁min时，此时体系压强p=________（用p₀表示）。

Answer

b、c、f 放出 591 0.0015 87.5% ad > 1.25p0

【解析】

(1)可逆反应达到平衡时，同物质的正逆反应速率相等，各组分的浓度，含量保持不变，由此衍生出其他的一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明达到平衡；

(2)根据反应热=反应物键能和-生成物键能和计算，根据焓变的正负确定吸放热；

(3)根据速率的定义式计算，结合速率比等于化学计量数之比分析，转化率等于变化量比起始量；考虑速率的影响因素要判断条件的增减，一般升温，增大浓度都会提高反应速率；

(4)其他条件相同时，温度越高反应速率越快，达到平衡时间短；根据压强之比=气体的物质的量之比计算。

(1)a、该反应达到平衡状态时，v(NO)正＝v(H2O)逆，故a错误；

b、该反应是一个反应前后气体体积增大的可逆反应，当反应达到平衡状态时，容器内压强不随时间的变化而变化，所以能判断反应是否达到平衡状态，故b正确；

c、容器内N2的物质的量分数不再随时间而发生变化说明浓度不在改变，故c正确；

d、物质的量之比与起始量和转化量都有关，不能说明正逆反应速率相等或者浓度不变，故d错误；

e、12molN−H 键断裂的同时生成5molN≡N键均表示正反应速率，故e错误；

f、该反应混合气体的总质量不变，总物质的量在变化，则混合气体的平均相对分子质量为变量，当不变时达到平衡状态，故f正确；

故答案为：b、c、f；

(2) N2H4在氧气中完全燃烧的反应方程式为：N2H4（g）+ O2（g）=N2（g）+2H2O（g），根据反应热=反应物的键能和-生成物的键能和，得:=E(N-N)+4E(N-H)+ E(O=O)-E(N≡N) -4E(H-O)= ()kJ/mol =-591kJ/mol，<0，该反应为放热反应，1 mol N2H4在氧气中完全燃烧放出591kJ的热量，故答案为：放热；591kJ；

(3)①由表格数据可知2s内，，则，在第 5s 时，NO2的转化率为，故答案为：0.0015；87.5%；

②a.升高温度可以提高活化分子百分数，增加有效碰撞次数，加快反应速率；

b.恒容时充入He（g），对反应物和生成物的浓度无影响，对速率不影响；

c.恒压时充入He（g），容器体积增大，各物质的浓度减小，反应速率减小；

d.恒容时充入NO2，增大了反应物的浓度，加快反应速率；

故答案为：ad；

(4)由图像可知，当压强一定时，T1对应的半衰期比T2对应的半衰期要短，说明T1条件下反应速率快，而其他条件相同时温度越高反应速率越快，因此T1>T2；设N2O起始物质的量2mol，则t1时，消耗1mol N2O，产生1mol N2和0.5molO2，此时气体的总物质的量为：2.5mol，根据压强比=气体物质的量之比，可得，此时压强p==1.25p0，故答案为：>；1.25p0；