(10分)联氨(N2H4)及其衍生物是一类重要的火箭燃料,N2H4与N2O4能放出大量的热。
(1)已知:2NO2(g)=N2O4(g) △H=-57.20kJ·mol-1。
一定温度下,在密闭容器中反应2NO2(g)=N2O4(g) 达到平衡。
其它条件不变时,下列措施能提高NO2转化率的是 (填字母)。
A.减小NO2的浓度
B.降低温度
C.增加NO2的浓度
D.升高温度(2)25℃时,1.00gN2H4(l)与足量N2O4(l)完全反应生成N2(g)和H2O (l) ,放出19.14kJ
的热量。则反应2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O (l)的△H= kJ·mol-1
(3)17℃、1.01×105Pa,密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时,
c(NO2)=0.0300mol·L-1、c(N2O4)=0.0120mol·L-1。
计算反应2 NO2(g)N2O4(g)的平衡常数K。
(4)现用一定量的Cu 与足量的浓HNO3反应,制得1.00L已达平衡的N2O4和NO2
混合气体(17℃、1.01×105Pa),理论上至少需消耗Cu 多少克?
(1)BC (2)-1224.96
(3)根据题意知平衡时:c(N2O4 )=0.0120mol·L-1 ,c(NO2)=0.0300mol·L-1
K=c(N2O4 )/c2(NO2) =0.0120/0.0300×0.0300 =13.3
答:平衡常数为13.3。
(4)由(3)可知,在17℃、1.01×105Pa达到平衡时,1.00L混合气体中:
n(N2O4 )=c(N2O4)×V=0.0120mol·L-1×1.00L=0.0120mol,
n(NO2 )=c(NO2)×V=0.0300mol·L-1×1.00L=0.0300mol,
则n总(NO2 )=n(NO2 )+2×n(N2O4 )=0.0540mol
由Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O可得:
m(Cu)= 64g·mol-1×0.0540mol/2 =1.73g
答:理论上至少需消耗Cu 1.73g。
(1)由于该反应为气体体积减小的放热反应,要提高NO2转化率,则应该采取:
①降低温度,②增加NO2的浓度③增大压强等措施,所以B、C符合要求;
(2)由1.00gN2H4(l)放出19.14kJ,则2mol(即64g)N2H4(l)放热为1224.96kJ,
所以△H=1224.96kJ·mol-1
(3)、(4)见答案。