2013年12月2日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭将“嫦娥三号”探月卫星成功送入太空，进一步向广寒宫探索。“长征三号甲”是三级液体助推火箭，一

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2013年12月2日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭将“嫦娥三号”探月卫星成功送入太空，进一步向广寒宫探索。“长征三号甲”是三级液体助推火箭，一、二级为常规燃料，常规燃料通常指以肼（N₂H₄）为燃料，以二氧化氮做氧化剂。
Ⅰ．常规燃料通常指以肼（N₂H₄）为燃料，以二氧化氮做氧化剂。但有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，反应释放的能量更大（两者反应生成氮气和氟化氢气体）。
已知：N₂H₄(g)+O₂(g)=N₂(g)+2H₂O(g) △H = －543kJ·mol^－1

H₂(g)+

F₂(g) = HF(g) △H = －269kJ·mol^－1
H₂(g)+

O₂(g) = H₂O(g) △H = －242kJ·mol^－1
请写出肼和氟气反应的热化学方程式：_____________________________。
Ⅱ．氧化剂二氧化氮可由NO和 O₂生成，已知在2 L密闭容器内，800 ℃时反应：
2NO(g)＋O₂(g)

2NO₂(g) ΔH 的体系中，n(NO)随时间的变化如表：

时间(s)	0	1	2	3	4	5
n(NO)(mol)	0.200	0.100	0.080	0.050	0.050	0.050
n(O₂)(mol)	0.100	0.050	0.040	0.025	0.025	0.025

(1) 已知：K₈₀₀_℃>K₁₀₀₀_℃，则该反应的ΔH ______0（填“大于”或“小于”），用O₂表示从0～2 s内该反应的平均速率为__________。
（2)能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a．容器内颜色保持不变                  b． 2v_逆(NO)＝v_正(O₂)
c．容器内压强保持不变                  d．容器内密度保持不变
（3）为使该反应的速率增大，提高NO的转化率，且平衡向正反应方向移动应采取的措施有          。
（4）在上述条件下，计算通入2 mol NO和1 mol O₂的平衡常数K＝______________。
（5）在上述条件下，若开始通入的是0.2 mol NO₂气体，达到化学平衡时，则NO₂的转化率为       。

答案

Ⅰ．N₂H₄(g)+2F₂(g)=N₂(g)+4HF(g) △H=－1135kJ·mol^－1（2分）
Ⅱ．(1) 小于（2分）  　0.015 mol·L^－1·s^－1（2分）
（2)   a 、c　（2分）  （3）通入氧气、增大压强（2分）
（4）720 （2分）  （5）25%（2分）

解析

试题分析：Ⅰ．由N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）；△H=-543kJ•mol^-1①

H₂(g)+

F₂(g) = HF(g) △H = －269kJ·mol^－1②
H₂(g)+

O₂(g) = H₂O(g) △H = －242kJ·mol^－1③
利用盖斯定律可知①+②×4-③×2可得反应N₂H₄（g）+2F₂（g）=N₂（g）+4HF（g），
该反应的△H=（-543kJ•mol^-1^）+4×（-269kJ•mol^-1）-2×（-242kJ•mol^-1）=-1135kJ•mol^-1，
故答案为：N₂H₄（g）+2F₂（g）=N₂（g）+4HF（g）△H=-1135kJ•mol^-1
Ⅱ．(1) 化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应都达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，据此书写；K₈₀₀_℃>K₁₀₀₀_℃，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应是放热反应；v(O₂)=（0.100－0.040）mol/2L×2 s＝0.015 mol·L^－1·s^－1
（2)a．容器内颜色保持不变，说明二氧化氮的浓度保持一个定值，反应达到平衡状态，正确；
B．2v_逆(NO)＝v_正(O₂)，v(NO)与v(O₂)的速率比不等于方程式前面的系数，不能判断是否达到平衡，错误．
c．反应是气体压强减小的反应，平衡状态容器内压强保持不变，说明反应达到平衡，正确；
d．由于气体的质量不变，气体的体积不变，则无论是否达到平衡状态，都存在气体的密度保持不变的特征，不能判断是否达到平衡，错误。
（3）根据外界条件对反应速率与平衡的移动分析解答。
（4）平衡常数K，只和温度有关，所以通入2 mol NO和1 mol O₂的平衡常数K和表格中的平衡常数相同。
2NO(g) ＋ O₂(g)

   2NO₂(g)
初始（mol）  0.200       0.100            0
变化（mol）   0.150       0.075           0.150
平衡（mol）   0.050       0.025           0.150
浓度（mol/L） 0.025       0.0125          0.0750
K＝

＝

＝720
（5）在上述条件下，若开始通入的是0.2molNO₂气体，和开始通入0.200molNO和0.100molO₂等效，所以达到平衡状态时NO₂浓度是0.0750mol/L，初始浓度是0.100mol/L，所以反应了0.0250mol/L，即NO₂转化率是25%。

举一反三

氮是一种地球上含量丰富的元素，氮及其化合物的研究在生产、生活中有着重要意义。
（1）下图是1 mol NO₂和1 mol CO反应生成CO₂和NO过程中能量变化示意图，写出NO₂和CO反应的热化学方程式。

（2）已知：N₂(g)+ O₂(g)＝2 NO(g) △H＝＋180 kJ • mol^-1
2NO(g)+2 CO(g)＝N₂(g) + 2 CO₂(g) △H＝－746 kJ • mol^-1
则反应CO(g) +

O₂(g)＝CO₂(g)的 △H＝ kJ • mol^-1。
（3）在一固定容积为2L的密闭容器内加入0.2 mol的N₂和0.6 mol的H₂，在一定条件下发生如下反应： N₂(g)＋3H₂(g)

2NH₃(g) △H ＜0，若第5分钟时达到平衡，此时测得NH₃的物质的量为0.2 mol，平衡时H₂的转化率为。
（4）在固定体积的密闭容器中，1.0×10³kPa时，发生反应 N₂(g)+3H₂(g)

2NH₃(g) △H＜0，其平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/K	298	398	498
平衡常数K	51	K₁	K₂

① K₁ K₂（填写“＞”、“＝”或“＜”）
②下列各项能说明上述合成氨反应一定达到平衡状态的是（填字母）。
a、容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1:3:2
b、NH₃的浓度保持不变
c、容器内压强保持不变
d、混合气体的密度保持不变

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氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。
（1）氢气燃烧热值高。实验测得，在常温常压下，1 g H₂完全燃烧生成液态水，放出142.9 kJ热量。则H₂燃烧热的化学方程式为。
（2）氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的热化方程式如下：N₂(g)＋3H₂(g)

2NH₃(g)；ΔH＝－92.4 kJ/mol
①当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件(不改变N₂、H₂和NH₃的量)，反应速率与时间的关系如下图所示。图中t₁时引起平衡移动的条件可能是其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段时间是

②温度为T ℃时，将2 a mol H₂和a mol N₂放入0.5 L密闭容器中，充分反应后测得N₂的转化率为50%。则反应的平衡常数为

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知：① 2C(已s)+O₂(g) =2CO(g)

H= -221．0kJ/mmol
②2H₂(g) + O₂(g) =2H₂O(g)

H= -483．6kJ/ol。
则制备水煤气的反应 C(s) +H₂O(g) = CO(g) + H₂(g)的

H为

A．+262．6kJ/mol

B．-131．3kJ/mol

C．-352．3kJ/mol

D．+131．3kJ/mol

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根据以下三个热化学反应方程式：2H₂S(g)+3O₂(g) =2SO₂(g)+2H₂O(l)

H= -Q₁ kJ/mol；
2H₂S(g)+O₂(g) =2S(s) +2H₂O(l)

H= -Q₂kJ/mol;
2H₂S(g)+O₂(g) =2S(s)+2H₂O(g)

H= -Q₃kJ/mol。
判断Q₁、Q₂、Q₃三者关系正确的是

A．Q₁＞Q₂＞Q₃

B．Q₁＞Q₃＞Q₂

C．Q₃＞Q₂＞Q₁

D．Q₂＞Q₁＞Q₃

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依据事实，写出下列反应的热化学反应方程式。
（1）在25℃、101kPa下，1g甲醇完全燃烧生成CO₂和液态水时放热22．68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为                                 。
（2）若适量的N₂和O₂完全反应，每生成23gNO₂需要吸收16．95kJ热量，则表示该反应的热化学方程式为                                   。
（3）用N_A表示阿伏加德罗常数，在C₂H₂（气态）完全燃烧生成CO₂和液态水的反应中，每有5N_A个电子转移时，放出650kJ的热量，则表示该反应的热化学方程式为   _________________________________________________。
（4）已知拆开1molH—H键，1molN—H键，1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N₂与H₂反应生成NH₃的热化学方程式为                              。

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