Question

12．氮元素能形成多種多樣的化合物．請回答：
（1）298K時，在2L固定體積的密閉容器中，發(fā)生可逆反應(yīng)：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-a kJ/mol （a＞0）．N₂O₄的物質(zhì)的量濃度隨時間變化如圖1．達平衡時，N₂O₄的濃度為NO₂的2倍，回答下列問題：

①298k時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為6.67L•mol^-1（精確到0.01）；
②下列情況不能用來判斷該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)的是A；
A．混合氣體的密度保持不變；  B．混合氣體的顏色不再變化；C．混合氣體的氣體壓強保持不變
③若反應(yīng)在398K進行，某時刻測得n（NO₂）=0.6mol、n（N₂O₄）=1.2mol，則此時v_（正）＜v_（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）常溫條件下，向100mL 0.1mol•L^-1NH₄HSO₄溶液中滴加0.1mol•L^-1NaOH溶液，得到的溶液pH與NaOH溶液體積的關(guān)系曲線如圖2所示．試分析圖中a、b、c、d、e五個點（該條件下硫酸第二步電離是完全的）．
①a點溶液的pH＜1（填“＞”“＜”或“=”）；
②b點溶液中發(fā)生水解反應(yīng)的離子是NH₄⁺；
③c點溶液中各離子濃度由大到小的排列順序為c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）=c（H⁺）；
④d、e點對應(yīng)溶液中，水電離程度大小關(guān)系是d＞e（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）①有圖可知N₂O₄的平衡濃度為0.6mol/L，達到平衡時，N₂O₄的濃度為NO₂的2倍，則NO₂的平衡濃度為0.3mol/L，帶入平衡常數(shù)表達式計算；
②A．氣體的質(zhì)量不變，容積恒定，因此氣體的密度為一定值；
B．混合氣體的顏色不變，說明NO₂的濃度保持恒定；
C．反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）氣壓恒定時，正、逆反應(yīng)速率相等；
③反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，K值減小，計算可知此時的濃度商Q=K（298K）＞K（398K），反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，因此V_（正）＜V_（逆）；
（2）①常溫條件下，向100mL 0.1mol•L^-1NH₄HSO₄溶液中滴加0.1mol•L^-1NaOH溶液，硫酸氫銨溶液顯酸性，銨根離子水解顯酸性；
②a、b、c、d、e五個點，根據(jù)反應(yīng)量的關(guān)系，b點恰好消耗完H⁺，溶液中只有（NH₄）₂SO₄與Na₂SO₄；
③c點溶液呈中性，則溶液含有（NH₄）₂SO₄、Na₂SO₄、NH₃•H₂O三種成分；
④根據(jù)堿性溶液中，氫氧根離子濃度越大，水的電離程度越小進行分析．

解答 解：（1）①有圖可知N₂O₄的平衡濃度為0.6mol/L，達到平衡時，N₂O₄的濃度為NO₂的2倍，則NO₂的平衡濃度為0.3mol/L，則K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.6}{0．{3}^{2}}$=6.67，
故答案為：6.67；
②A．反應(yīng)物和生成物全是氣態(tài)物質(zhì)，氣體的質(zhì)量不變，容積為2L保持恒定，由ρ=$\frac{m}{V}$可知氣體的密度為一定值，因此氣體的密度保持不變不一定處于平衡狀態(tài)，故A正確；
B．混合氣體的顏色不變說明NO₂的濃度不變，說明反應(yīng)處于化學平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）是一個氣體體積減小的反應(yīng)，氣壓恒定時，正、逆反應(yīng)速率相等，說明反應(yīng)處于化學平衡狀態(tài)，故C錯誤；
故答案為：A；
③反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，K值減小，密閉容器的體積為2L，因此的N₂O₄的濃度為0.6mol/L，NO₂的濃度為0.3mol/L，濃度商Q=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.6}{0．{3}^{2}}$=6.67=K（298K）＞K（398K），反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，故：V_（正）＜V_（逆），
故答案為：＜；
（2）①硫酸氫銨溶液顯酸性，銨根離子水解顯酸性，0.1mol•L^-1NH₄HSO₄溶液中 氫離子濃度大于0.1mol/L，溶液PH＜1，
故答案為：＜；
②a、b、c、d、e五個點，根據(jù)反應(yīng)量的關(guān)系，b點恰好消耗完H⁺，溶液中只有（NH₄）₂SO₄與Na₂SO₄，溶液中發(fā)生水解反應(yīng)的離子是NH₄⁺，故答案為：NH₄⁺；
③c點溶液呈中性，即溶液含有（NH₄）₂SO₄、Na₂SO₄、NH₃•H₂O三種成分，b點時c（Na⁺）=c（SO₄^2-），c點時c（Na⁺）＞c（SO₄^2-），根據(jù)N元素與S元素的關(guān)系，可以得出c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺），溶液中離子濃度大小為：c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）=c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）=c（H⁺）；
④d、e溶液都為堿性溶液，溶液中的氫氧根離子抑制了水的電離，則氫氧化鈉溶液體積越大，水的電離沉淀越小，故d點水的電離程度大于e點水的電離，
故答案為：＞．

點評 本題考查平衡常數(shù)的計算、平衡的移動、離子濃度大小比較、鹽類水解等知識點，題目難度中等，試題知識點較多，綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力；離子濃度大小比較常與鹽類水解、弱電解質(zhì)的電離聯(lián)合考查，確定離子濃度大小時要結(jié)合電荷守恒、物料守恒來分析解答．