Question

12．發(fā)射航天火箭常用肼（N₂H₄）與N₂O₄作燃料與助燃剎．
（1）已知：2N₂H₄（1）+N₂O₄（1）═3N₂（g）+4H₂O（1）△H=-1225kJ•mol^-1
斷開1mol下列化學(xué)鍵吸收的能量分別為：N-H：391kJ；N-N：193kJ；N≡N：946kJ；O-H：463kJ．
則使1molN₂O₄（1）分子中化學(xué)鍵完全斷裂時(shí)需要吸收的能量是1803KJ．
（2）t℃時(shí)，將一定量的NO₂（g）和N₂O₄（g）充入一個(gè)容積為2L的恒容密閉容器中，濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如表所示：

時(shí)間	0	5	10	15	20	25	30
c（X）/mol•L-1	0.2	c	0.6	0.6	1.0	c1	c1
c（Y）/mol•L-1	0.6	c	0.4	0.4	0.4	c2	c2

①c（X）代表NO₂（填化學(xué)式）的濃度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.9；
②前10min內(nèi)用NO₂表示的反應(yīng)速率為0.04mol/（L•min），20min時(shí)改變的條件是增大NO₂的濃度（或向容器中加入0.8mol二氧化氮）；重新達(dá)到平衡時(shí)，NO₂的百分含量與原平衡狀態(tài)相比B（填序號(hào)）
A．增大　　　　B．減小　　　　C．不變　　　D．無法判斷
（3）肼的性質(zhì)與氨相似，其水溶液顯弱堿性．請(qǐng)用電離方程式表示肼的水溶液顯堿性的原因：N₂H₄+H₂O?N₂H⁺₅+OH^-．肼與氧氣構(gòu)成的燃料電池在堿性條件下放電時(shí)，生成水與一種無污染的氣體．放電時(shí)，該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂．
（4）已知在相同條件下N₂H₄•H₂O的電離程度大于N₂H₅Cl的水解程度．常溫下，若將0.2mo1•L^-1N₂H₄•H₂O溶液與0.1mol•L^-1HCl溶液等體積混合，則溶液中N₂H₅⁺、Cl^-、OH^-、H⁺離子濃度由大到小的順序?yàn)閏（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，根據(jù)2N₂H₄（1）+N₂O₄（1）═3N₂（g）+4H₂O（1）△H=-1225kJ•mol^-1計(jì)算；
（2）①X、Y的起始濃度分別為0.2mol/L、0.6mol/L，前10min內(nèi)，X濃度增大了0.4mol/L、Y的濃度減小0.2mol/L，由于NO₂、N₂O₄與按物質(zhì)的量2：1反應(yīng)，則X為NO₂、Y為N₂O₄；平衡常數(shù)K=$\frac{{C}^{2}（N{O}_{2}）}{C（{N}_{2}{O}_{4}）}$，代入物質(zhì)的濃度計(jì)算；
②根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（NO₂）；20min時(shí)，Y（N₂O₄）的濃度不變，X（NO₂）的濃度增大，改變的條件應(yīng)是增大NO₂的濃度，等效為增大壓強(qiáng)，平衡向生成N₂O₄的向逆反應(yīng)進(jìn)行，減少2molNO₂的同時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量減小1mol，則混合氣體中NO₂的百分含量減��；
（3）肼易溶于水，它是與氨類似的弱堿，則電離生成OH^-和陽離子；肼-空氣燃料電池放電時(shí)，負(fù)極上肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成H₂O和氮?dú)�，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子；
（4）若將0.2mo1•L^-1N₂H₄•H₂O溶液與0.1mol•L^-1HCl溶液等體積混合，得到物質(zhì)的濃度相等N₂H₅C1和N₂H₄•H₂O，而在相同條件下N₂H₄•H₂O的電離程度大于N₂H₅C1的水解程度，所以離子濃度大小為：c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），由此解答．

解答 解：（1）設(shè)1mol N₂O₄（1）完全分解成相應(yīng)的原子時(shí)需要吸收的能量QKJ，2N₂H₄（1）+N₂O₄（1）═3N₂（g）+4H₂O（1）△H=-1225kJ•mol^-1，則：
193kJ/mol×2+391kJ/mol×8+QkJ/mol-946kJ/mol×3-463kJ/mol×8=-1225 kJ/mol，解得Q=1803，
故答案為：1803kJ；
（2）①化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值，X、Y的起始濃度分別為0.2mol/L、0.6mol/L，10min時(shí)到達(dá)平衡，X濃度增大了0.4mol/L、Y的濃度減小0.2mol/L，由于NO₂、N₂O₄與按物質(zhì)的量2：1反應(yīng)，則X為NO₂、Y為N₂O₄，平衡常數(shù)K=$\frac{{C}^{2}（N{O}_{2}）}{C（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0．{6}^{2}}{0.4}$=0.9，
故答案為：NO₂；0.9；
②v（NO₂）=$\frac{0.6mol/L-0.2mol/L}{10min}$=0.04mol/（L•min）；20min時(shí)，Y（N₂O₄）的濃度不變，X（NO₂）的濃度增大，改變的條件應(yīng)是增大NO₂的濃度（或向容器中加入0.8mol二氧化氮），等效為增大壓強(qiáng)，平衡向生成N₂O₄的向逆反應(yīng)進(jìn)行，減少2molNO₂的同時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量減小1mol，則混合氣體中NO₂的百分含量減小，
故答案為：0.04mol/（L•min）；增大NO₂的濃度（或向容器中加入0.8mol二氧化氮）；B；
（3）肼易溶于水，它是與氨類似的弱堿，則電離生成OH^-和陽離子，電離方程式為N₂H₄+H₂O?N₂H⁺₅+OH^-，肼-空氣燃料電池放電時(shí)，負(fù)極上肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成H₂O和氮?dú)�，電極反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：N₂H₄+H₂O?N₂H⁺₅+OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂；
（4）若將0.2mo1•L^-1N₂H₄•H₂O溶液與0.1mol•L^-1HCl溶液等體積混合，得到物質(zhì)的濃度相等N₂H₅C1和N₂H₄•H₂O，而在相同條件下N₂H₄•H₂O的電離程度大于N₂H₅C1的水解程度，所以離子濃度大小為：c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)熱的計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、化學(xué)平衡影響移動(dòng)、電化學(xué)知識(shí)、溶液中離子濃度的比較等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，電極反應(yīng)式的書寫，明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)是解答關(guān)鍵，離子濃度大小比較注意相同條件下N₂H₄•H₂O的電離程度大于N₂H₅C1的水解程度，題目難度中等．