Question

20．氮元素能形成多种多样的化合物．
（1）己知N₂O₄（g）═2NO₂（g）△H=+57.20kJ/mol，t℃时，将一定量的NO₂、N₂O₄，充人一个容器为2L的恒容密闭容器中，浓度随时间变化关系如表所示：

时间/min	0	5	10	15	20	25	30
c（X）/（mol/L）	0.2	c	0.6	0.6	1.0	c1	c1
c（Y）/（mol/L）	0.6	c	0.4	0.4	0.4	c2	c2

①c（X）代表NO₂（填化学式）的浓度，该反应的平衡常数K=0.9．
②20min时改变的条件是增大二氧化氮浓度；重新达到平衡时，NO₂的转化率将b（填选项前字母）．
a．增大     b．减小     c．不变   d．无法判断
③t℃时，下列情况不能说明该反应处于平衡状态的是A；
A．混合气体的密度保持不变             B．混合气体的颜色不再变化
C．混合气体的气体压强保持不变         D．N₂O₄ 与NO₂的物质的量比为10：3
④若反应在t℃进行，某时刻测得n（NO₂）=0.6mol、n（N₂O₄）=1.2mol，则此时v_（正）＞v_（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）已知2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1225kJ/mol

化学键	N-H	N-N	N≡N	O-H
键能（kJ/mol）	390	190	946	460

则使1mol N₂O₄（l）完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是1793kJ．

Answer 1

分析 （1）①X、Y的起始浓度分别为0.2mol/L、0.6mol/L，前10min内，X浓度增大了0.4mol/L、Y的浓度减小0.2mol/L，同一可逆反应同一时间段内各物质的浓度变化量之比等于其计量数之比；
该反应化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
②20min时二氧化氮浓度增大、四氧化二氮浓度不变，改变的条件应该是改变二氧化氮浓度；
增大二氧化氮浓度，相当于增大压强，平衡向气体体积减小方向移动，据此判断二氧化氮转化率变化；
③反应前后改变的物理量不变时，该反应达到平衡状态；
④先计算浓度商，根据浓度商与化学平衡常数相对大小确定平衡移动方向；
（2）反应热=反应物总键能-生成物总键能．

解答 解：（1）①X、Y的起始浓度分别为0.2mol/L、0.6mol/L，前10min内，X浓度增大了0.4mol/L、Y的浓度减小0.2mol/L，同一可逆反应同一时间段内各物质的浓度变化量之比等于其计量数之比，X、Y的计量数之比等于其浓度变化量之比=0.4mol/L：0.2mol/L=2：1，所以X是NO₂；
该反应化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0．{6}^{2}}{0.4}$=0.9，
故答案为：NO₂；0.9；
②20min时二氧化氮浓度增大、四氧化二氮浓度不变，改变的条件应该是增大二氧化氮浓度；
增大二氧化氮浓度，相当于增大压强，平衡向气体体积减小方向移动，所以平衡逆向移动，则二氧化氮转化率减小，
故答案为：增大二氧化氮浓度；b；
③A．反应前后气体质量不变、容器体积不变，所以密度始终不变，则不能根据密度判断平衡状态，故错误；
B．只有二氧化氮有色，如果混合气体的颜色不再变化，说明二氧化氮浓度不变，则该反应达到平衡状态，故正确；
C．反应前后气体体积增大，压强增大，当混合气体的气体压强保持不变时，正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故正确；         
D．当N₂O₄ 与NO₂的物质的量比为10：3，其物质的量浓度之比=10：3，其浓度商=$\frac{3×3}{10}$=0.9=K，则该反应达到平衡状态，故正确；
故选A；
④该温度下某时刻c（NO₂）=0.3mol/L、c（N₂O₄）=0.6mol/L，浓度商=$\frac{0.3×0.3}{0.6}$=0.15＜K，
平衡正向移动，则v_（正）＞v_（逆），
故答案为：＞；
（2）设1mol N₂O₄（1）完全分解成相应的原子时需要吸收的能量QKJ，则：
190kJ/mol×2+390kJ/mol×8+QkJ/mol-946kJ/mol×3-460kJ/mol×8=-1225 kJ/mol，
解得Q=1793，
故答案为：1793kJ．

点评 本题考查化学平衡有关知识，涉及化学平衡计算、反应热计算、化学平衡状态判断、化学平衡常数计算等知识点，侧重考查学生分析计算能力，易错点是（1）③中的D选项，要结合平衡常数与浓度商关系确定平衡状态，题目难度中等．