Question

【题目】氮及其化合物在工农业生产、生活、航空航天等方面应用广泛。

（1）肼（N2H4）与O2反应的能量变化如图所示。

已知，N—H键、O=O键的键能分别为391kJ/mol、497kJ/mol，则E1=_______kJ/mol，N2H4(g)中N-N键的键能为____________。

（2）某温度下，在1L恒容密闭容器中投入2mol N2H4(g)和lmolN2O4(g)，发生反应：

2 N2H4(g)+ N2O4(g)=3N2(g) +4H2O (g) △H=-1097kJ/mol，该反应中 N2以平均反应速率为0.06mol/(L·min)进行10min时达到平衡状态。

①下列叙述能说明反应达到平衡状态的是________。

A.c(N2)：c(H2O)=3:4 B.混合气体密度保持不变

C.混合气体平均相对分子质量保持不变 D.混合气体中N2体积分数保持不变

②平衡时，为________，混合气体总物质的量为_______。

③甲、乙是体积相同的恒容密闭容器，起始投入N2H4(g)和N2O4(g)的量相同，甲在恒温条件下达到平衡，乙在绝热条件下达到平衡。平衡时，N2H4(g)的转化率较大的是_____（填 “甲”或“乙”）

（3）如图是反应I：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)和反应Ⅱ：N2(g)+O2(g)=2NO(g)的平衡常数的负对数（pK=-lgK）与温度T的关系。

①根据图中的数据判断，下列说法正确的是_______。

a.反应I为放热反应

b.常温下，反应I的速率很大，二而反应Ⅱ的速率很小

c.升高温度.反应I的速率减小，反应Ⅱ的速率增大

d.x K时，反应I和反应Ⅱ的反应程度相差很大

②下列叙述对反应I自发性判断正确的是_____。

A. 较高温度下能自发进行

B. 较低温度下能自发进行

C. 所有温度下均能自发进行

D. 任何温度下都不能自发进行

Answer 1

【答案】 2218 157kJ/mol CD 1 3.8mol 甲 ad C

【解析】（1）根据示意图可知E1=（2752－534）＝2218kJ/mol，则肼中N-N键的键能为（2218－4×391－497）kJ/mol＝157kJ/mol。（2）①A.c(N2)：c(H2O)=3:4不能说明正逆反应速率相等，不能达到平衡状态，A错误；B.密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，所以不能通过密度判断平衡状态，B错误；C.混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量不变，但物质的量是变化的，所以混合气体平均相对分子质量保持不变可以说明平衡状态，C正确；D.混合气体中N2体积分数保持不变说明反应达到了平衡状态，D正确，答案选CD；②该反应中 N2以平均反应速率为0.06mol/(L·min)进行10min时达到平衡状态，所以平衡时生成氮气是0.06mol/(L·min)×10min×1L＝0.6mol，所以根据方程式可知消耗肼是0.4mol，N2O4是0.2mol，生成水蒸气是0.8mol，剩余N2O4是0.8mol，则平衡时， 为1，混合气体总物质的量为2mol－0.4mol+0.8mol+0.6mol+0.8mol＝3.8mol。③反应是放热反应，绝热时容器温度高，不利于平衡向正反应方向进行，所以平衡时，N2H4(g)的转化率较大的是甲；（3）①a.根据图像可知反应I的平衡常数随温度升高而减小，所以反应I为放热反应，a正确；b.常温下，二者的反应速率都很小，b错误；c.升高温度，二者的反应速率都增大，c错误；d.根据图像可知K时，二者的平衡常数相差较大，所以反应I和反应Ⅱ的反应程度相差很大，d正确，答案选ad；②反应I是放热的体积增大的反应，所以根据△G＝△F－T△S＜0可知所有温度下均能自发进行，答案选C。