Question

【題目】氮元素的化合物應用十分廣泛。請回答：

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

（2）298 K時，在2 L固定體積的密閉容器中，發生可逆反應：

2NO2(g)N2O4(g) ΔH＝-a kJ·mol－1(a＞0)

N2O4的物質的量濃度隨時間變化如圖。達平衡時，N2O4的濃度為NO2的2倍，回答下列問題：

① 298k時，該反應的平衡常數為_____L·mol－1(精確到0.01)。

②下列情況不是處于平衡狀態的是______：

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。

③若反應在398K進行，某時刻測得n(NO2)="0.6" mol，n(N2O4)="1.2" mol，則此時V(正）___V(逆）(填“＞”、“＜”或“=”)。

（3）NH4HSO4在分析試劑、醫藥、電子工業中用途廣泛。

現向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溶液體積的關系曲線如圖所示。試分析圖中a、b、c、d、e五個點，

①b點時，溶液中發生水解反應的離子是______；

②在c點，溶液中各離子濃度由大到小的排列順序___________。

③d、e點對應溶液中，水電離程度大小關系是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的量，再根據物質的量之比等于熱量比求出反應熱，然后寫出熱化學方程式；

（2）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，帶入平衡常數表達式計算；

②A．氣體的質量不變，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2NO2（g）N2O4（g）氣壓恒定時，正、逆反應速率相等；

③反應為放熱反應，升高溫度，K值減小，計算可知此時的濃度商Q=K（298K）＞K（398K），反應向逆反應方向移動，因此V（正）＜V（逆）；

（3）①a、b、c、d、e五個點，根據反應量的關系，b點恰好消耗完H+，溶液中只有（NH4）2SO4與Na2SO4；

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

③根據堿性溶液中，氫氧根離子濃度越大，水的電離程度越小進行分析。

（1）偏二甲肼(C2H8N2)和液態N2O4反應，生成無毒、無污染的氣體氮氣和水，已知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，所以該反應的熱化學方程式為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，該反應的平衡常數為= 6.67；

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

B.NO2是紅棕色氣體，當反應向右進行時，混合氣體的顏色變淺，當混合氣體的顏色不再變化時，反應處于平衡狀態；

C.該反應是氣體體積減小的可逆反應，壓強隨著反應的進行而減小，當氣壓恒定時，反應處于平衡狀態；

故選A。

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

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

②在c點，溶液呈中性，c(OH－)＝c(H＋)但最小，在b點溶液中含有等物質的量的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，所以溶液中各離子濃度由大到小的排列順序為c(Na＋)＞c(SO42－)＞c(NH4+)＞c(OH－)＝c(H＋)；

③d點是硫酸銨和氨水的混合溶液，氨水的濃度較大，對水的電離抑制程度較弱，e點是硫酸鈉與氨水的混合溶液，氨水的濃度較大，對水的電離抑制程度較大，所以d、e點對應溶液中，水電離程度大小關系是d＞e。