Question

【題目】氮元素的化合物應(yīng)用十分廣泛。請(qǐng)回答：

（1）火箭燃料液態(tài)偏二甲肼(C2H8N2)是用液態(tài)N2O4作氧化劑，二者反應(yīng)放出大量的熱，生成無(wú)毒、無(wú)污染的氣體和水。已知室溫下，1 g燃料完全燃燒釋放出的能量為42.5 kJ，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_________。

（2）298 K時(shí)，在2 L固定體積的密閉容器中，發(fā)生可逆反應(yīng)：

2NO2(g)N2O4(g) ΔH＝-a kJ·mol－1(a＞0)

N2O4的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化如圖。達(dá)平衡時(shí)，N2O4的濃度為NO2的2倍，回答下列問(wèn)題：

① 298k時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_____L·mol－1(精確到0.01)。

②下列情況不是處于平衡狀態(tài)的是______：

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.氣壓恒定時(shí)。

③若反應(yīng)在398K進(jìn)行，某時(shí)刻測(cè)得n(NO2)="0.6" mol，n(N2O4)="1.2" mol，則此時(shí)V(正）___V(逆）(填“＞”、“＜”或“=”)。

（3）NH4HSO4在分析試劑、醫(yī)藥、電子工業(yè)中用途廣泛。

現(xiàn)向100 mL 0.1 mol·L－1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L－1NaOH溶液，得到的溶液pH與NaOH溶液體積的關(guān)系曲線如圖所示。試分析圖中a、b、c、d、e五個(gè)點(diǎn)，

①b點(diǎn)時(shí)，溶液中發(fā)生水解反應(yīng)的離子是______；

②在c點(diǎn)，溶液中各離子濃度由大到小的排列順序___________。

③d、e點(diǎn)對(duì)應(yīng)溶液中，水電離程度大小關(guān)系是d______e(填“＞”、“＜”或“=”)。

Answer 1

【答案】C2H8N2(l)＋2N2O4(l)=2CO2(g)＋3N2(g)＋4H2O(l) ΔH=－2550 kJ/mol 6.67 A ＜ NH4＋ c(Na＋)＞c(SO42－)＞c(NH4+)＞c(OH－)＝c(H＋) ＞

【解析】

（1）先求出偏二甲肼的物質(zhì)的量，再根據(jù)物質(zhì)的量之比等于熱量比求出反應(yīng)熱，然后寫(xiě)出熱化學(xué)方程式；

（2）①有圖可知N2O4的平衡濃度為0.6mol/L，達(dá)到平衡時(shí)，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(dá)式計(jì)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(shuō)明NO2的濃度保持恒定；

C．反應(yīng)2NO2（g）N2O4（g）氣壓恒定時(shí)，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(jì)算可知此時(shí)的濃度商Q=K（298K）＞K（398K），反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此V（正）＜V（逆）；

（3）①a、b、c、d、e五個(gè)點(diǎn)，根據(jù)反應(yīng)量的關(guān)系，b點(diǎn)恰好消耗完H+，溶液中只有（NH4）2SO4與Na2SO4；

②c點(diǎn)溶液呈中性，則溶液含有（NH4）2SO4、Na2SO4、NH3H2O三種成分；

③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(jìn)行分析。

（1）偏二甲肼(C2H8N2)和液態(tài)N2O4反應(yīng)，生成無(wú)毒、無(wú)污染的氣體氮?dú)夂退�，已�?/span>1 g燃料完全燃燒釋放出的能量為42.5 kJ，則1 mol燃料完全燃燒釋放出的能量為2550 kJ，所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為C2H8N2(l)＋2N2O4(l)=2CO2(g)＋3N2(g)＋4H2O(l) ΔH=－2550 kJ/mol；

（2）①由圖像可知看出c(N2O4)=0.6mol/L，N2O4的濃度為NO2的2倍，則c(NO2)=0.3，298k時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為= 6.67；

②A.在恒容密閉容器中，混合氣體的密度始終保持不變，不能說(shuō)明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；

B.NO2是紅棕色氣體，當(dāng)反應(yīng)向右進(jìn)行時(shí)，混合氣體的顏色變淺，當(dāng)混合氣體的顏色不再變化時(shí)，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；

C.該反應(yīng)是氣體體積減小的可逆反應(yīng)，壓強(qiáng)隨著反應(yīng)的進(jìn)行而減小，當(dāng)氣壓恒定時(shí)，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；

故選A。

③在398K，某時(shí)刻測(cè)得n(NO2)="0.6" mol，n(N2O4)=1.2mol，該容器的體積為2 L，Q==6.67，等于298K時(shí)的平衡常數(shù)，而該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，K值減小，所以Q＞K (398K)，平衡逆向移動(dòng)，則此時(shí)V(正）＜V(逆）；

（3）①在b點(diǎn)，等濃度、等體積的NH4HSO4與NaOH溶液1:1恰好反應(yīng)生成硫酸銨，溶液中發(fā)生水解反應(yīng)的離子是NH4＋ ；

②在c點(diǎn)，溶液呈中性，c(OH－)＝c(H＋)但最小，在b點(diǎn)溶液中含有等物質(zhì)的量的Na＋、NH4＋ 、SO42－，該溶液因NH4＋ 的水解而顯酸性，要想使溶液呈中性，需再加NaOH到c點(diǎn)，所以溶液中各離子濃度由大到小的排列順序?yàn)?/span>c(Na＋)＞c(SO42－)＞c(NH4+)＞c(OH－)＝c(H＋)；

③d點(diǎn)是硫酸銨和氨水的混合溶液，氨水的濃度較大，對(duì)水的電離抑制程度較弱，e點(diǎn)是硫酸鈉與氨水的混合溶液，氨水的濃度較大，對(duì)水的電離抑制程度較大，所以d、e點(diǎn)對(duì)應(yīng)溶液中，水電離程度大小關(guān)系是d＞e。