100℃时,在1L恒温恒容的密闭容器中,通入0.1molN2O4,发生反应:N2O4(g)2NO2(g)ΔH=...
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100℃时,在1 L恒温恒容的密闭容器中,通入0.1molN2O4,发生反应:N2O4(g)2NO2(g)ΔH=+57.0kJ·mol-1,NO2和N2O4的浓度随时间变化情况如图所示。
Ⅰ.(1)在0~60 s内,以N2O4表示的平均反应速率为____mol·L-1·s-1。
(2)反应进行到100s时,若只有一项条件发生变化,则变化的条件可能是____。
A.降低温度 B.通入氦气
C.又往容器中充入N2O4 D.增大容器容积
(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,则2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) ΔH=____kJ·mol-1。
Ⅱ.向容积为2 L的密闭容器中通入一定量的CO和H2O,发生反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)。
(4)保持其他条件不变:
①若向平衡体系中再通入0.20molH2O(g),平衡将___(填“向右”、“向左”或“不”)移动,达到新的平衡状态后,H2O(g)的体积分数将____(“变大”、“变小”或“不变”);
②在VL密闭容器中通入10molCO和10molH2O(g)发生上述反应,在T℃达到平衡,然后急速除去水蒸气(除水蒸气时其他各成分的物质的量不变),将混合气体燃烧,测得放出的热量为2842kJ(已知CO的燃烧热为283kJ·mol-1,H2的燃烧热为286kJ·mol-1),则T℃平衡常数K=____。(精确到小数点后两位)
【回答】
(1). 1×10-3 (2). A (3). -1079.6 (4). 向右 (5). 变大 (6). 0.44
【解析】
【分析】
由图*可知,起始时c( N2O4)=0.1mol/L,60秒时反应处于平衡状态时c( N2O4)=0.04mol/L,c( NO2)=0.12mol/L,
(1)根据v=△c/△t计算反应速率;
(2).根据平衡移动及各量的变化情况进行判断;
(3)根据盖斯定律计算出反应热,写出热化学方程式
(4)CO、H2的物质的量各为10mol,根据燃烧放出的热量求出CO、H2各自的物质的量,利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量,代入平衡常数计算.
【详解】Ⅰ由图*可知,起始时c( N2O4)=0.1mol/L,60秒时反应处于平衡状态时c( N2O4)=0.04mol/L,c( NO2)=0.12mol/L,(1)根据v=△c/△t,以N2O4表示的平均反应速率为(0.1mol/L−0.04mol/L)60s=1×10-3mol/(L⋅s),
故*为为:1×10−3;
(2)A. 该反应是吸热反应,降低温度,平衡左移,c( NO2)减小,c( N2O4)增大,与图像相符,故A选;
B. 恒温恒容通入氦气,平衡不移动,各组分浓度不变,与图像不符,故B不选;
C.又往容器中充入N2O4,100s时N2O4浓度增大,c( NO2)也增大,N2O4浓度曲线应断开,和图像不符,故C不选;
D. 增大容器体积,各组分的浓度都减小,和图像不符,故D不选;
故选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
根据盖斯定律,②×2−①+③可写出热化学方程式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*为:−1079.6.
Ⅱ①保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20 mol H O(g),与原平衡相比平衡向右移动,但由于通入了H O(g),故达到新的平衡状态后,H O(g)的体积分数变大;
②由方程式CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)可知,1molCO反应生成1molH2,开始通入10molCO,平衡时CO、H2的物质的量之和为10mol
设CO、H2物质的量为x、y,则:,
解得:,
利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量,
CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g),
起始:10mol 10mol 0 0
转化:4mol 4mol 4mol 4mol
平衡:6mol 6mol 4mol 4mol
所以T℃时反应的平衡常数为:K===0.44
故*为:0.44
知识点:化学反应速率
题型:填空题
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