問題詳情:
100℃時,在1 L恆温恆容的密閉容器中,通入0.1molN2O4,發生反應:N2O4(g)2NO2(g)ΔH=+57.0kJ·mol-1,NO2和N2O4的濃度隨時間變化情況如圖所示。
Ⅰ.(1)在0~60 s內,以N2O4表示的平均反應速率為____mol·L-1·s-1。
(2)反應進行到100s時,若只有一項條件發生變化,則變化的條件可能是____。
A.降低温度 B.通入氦氣
C.又往容器中充入N2O4 D.增大容器容積
(3)已知: N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+67.2kJ·mol-1,N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.7kJ·mol-1,N2O4(g)=2NO2(g) ΔH=+57.0kJ·mol-1,則2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) ΔH=____kJ·mol-1。
Ⅱ.向容積為2 L的密閉容器中通入一定量的CO和H2O,發生反應:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)。
(4)保持其他條件不變:
①若向平衡體系中再通入0.20molH2O(g),平衡將___(填“向右”、“向左”或“不”)移動,達到新的平衡狀態後,H2O(g)的體積分數將____(“變大”、“變小”或“不變”);
②在VL密閉容器中通入10molCO和10molH2O(g)發生上述反應,在T℃達到平衡,然後急速除去水蒸氣(除水蒸氣時其他各成分的物質的量不變),將混合氣體燃燒,測得放出的熱量為2842kJ(已知CO的燃燒熱為283kJ·mol-1,H2的燃燒熱為286kJ·mol-1),則T℃平衡常數K=____。(精確到小數點後兩位)
【回答】
(1). 1×10-3 (2). A (3). -1079.6 (4). 向右 (5). 變大 (6). 0.44
【解析】
【分析】
由圖*可知,起始時c( N2O4)=0.1mol/L,60秒時反應處於平衡狀態時c( N2O4)=0.04mol/L,c( NO2)=0.12mol/L,
(1)根據v=△c/△t計算反應速率;
(2).根據平衡移動及各量的變化情況進行判斷;
(3)根據蓋斯定律計算出反應熱,寫出熱化學方程式
(4)CO、H2的物質的量各為10mol,根據燃燒放出的熱量求出CO、H2各自的物質的量,利用三段式法求出平衡時各組分的物質的量,代入平衡常數計算.
【詳解】Ⅰ由圖*可知,起始時c( N2O4)=0.1mol/L,60秒時反應處於平衡狀態時c( N2O4)=0.04mol/L,c( NO2)=0.12mol/L,(1)根據v=△c/△t,以N2O4表示的平均反應速率為(0.1mol/L−0.04mol/L)60s=1×10-3mol/(L⋅s),
故*為為:1×10−3;
(2)A. 該反應是吸熱反應,降低温度,平衡左移,c( NO2)減小,c( N2O4)增大,與圖像相符,故A選;
B. 恆温恆容通入氦氣,平衡不移動,各組分濃度不變,與圖像不符,故B不選;
C.又往容器中充入N2O4,100s時N2O4濃度增大,c( NO2)也增大,N2O4濃度曲線應斷開,和圖像不符,故C不選;
D. 增大容器體積,各組分的濃度都減小,和圖像不符,故D不選;
故選A。
(3)①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+67.2kJ·mol-1.
②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.7kJ·mol-1,
③N2O4(g)=2NO2(g) ΔH=+57.0kJ·mol-1
根據蓋斯定律,②×2−①+③可寫出熱化學方程式2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=−534.7kJ⋅mol−1×2−67.2kJ⋅mol−1+57.0kJ⋅mol−1=−1079.6kJ⋅mol−1,
故*為:−1079.6.
Ⅱ①保持其他條件不變,向平衡體系中再通入0.20 mol H O(g),與原平衡相比平衡向右移動,但由於通入了H O(g),故達到新的平衡狀態後,H O(g)的體積分數變大;
②由方程式CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)可知,1molCO反應生成1molH2,開始通入10molCO,平衡時CO、H2的物質的量之和為10mol
設CO、H2物質的量為x、y,則:,
解得:,
利用三段式法求出平衡時各組分的物質的量,
CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g),
起始:10mol 10mol 0 0
轉化:4mol 4mol 4mol 4mol
平衡:6mol 6mol 4mol 4mol
所以T℃時反應的平衡常數為:K===0.44
故*為:0.44
知識點:化學反應速率
題型:填空題