Question

Ⅰ．施萊辛（Schlesinger）等人提出可用NaBH₄與水反應(yīng)制氫氣：BH₄^-+2H₂O═BO₂^-+4H₂↑（反應(yīng)實(shí)質(zhì)為水電離出來(lái)的H⁺被還原）．研究表明，該反應(yīng)生成H₂的速率受外界條件影響．下表為pH和溫度對(duì)NaBH₄半衰期的影響（半衰期是指反應(yīng)過(guò)程中，某物質(zhì)的濃度降低到初始濃度一半時(shí)所需的時(shí)間）．

體系 pH	不同溫度下NaBH4的半衰期（min）
	0℃	25℃	50℃	75℃
8	4.32×100	6.19×10-1	8.64×10-2	1.22×10-2
10	4.32×102	6.19×101	8.64×100	1.22×100
12	4.32×104	6.19×103	8.64×102	1.22×102
14	4.32×106	6.19×105	8.64×104	1.22×104

（1）已知NaBH₄與水反應(yīng)后所得溶液顯堿性，用離子方程式表示出溶液顯堿性的原因

 

，溶液中各離子濃度大小關(guān)系為

 

．
（2）從上表可知，溫度對(duì)NaBH₄與水反應(yīng)速率產(chǎn)生怎樣的影響？

 

．
（3）反應(yīng)體系的pH為何會(huì)對(duì)NaBH₄與水反應(yīng)的反應(yīng)速率產(chǎn)生影響？

 

．
Ⅱ．肼（N₂H₄）又稱聯(lián)氨，常溫下是一種無(wú)色油狀液體，沸點(diǎn)為113.5℃．肼和氧氣在不同溫度和催化劑條件下生成不同產(chǎn)物（如圖）：
溫度較低時(shí)主要發(fā)生反應(yīng)①：N₂H₄+O₂?N₂+2H₂O
溫度較高時(shí)主要發(fā)生反應(yīng)②：N₂H₄+2O₂?2NO+2H₂O
不考慮其他反應(yīng)，完成下列天空：
（4）若反應(yīng)①在250℃時(shí)的平衡常數(shù)K₁，350℃時(shí)的平衡常數(shù)為K₂，則K₁

 

K₂（填“＞”、“＜”或“=”）．
（5）反應(yīng)②在1100℃時(shí)達(dá)到平衡后，下列措施中能使容器中

n(NO)

n(O2)

增大的有

 

（填字母序號(hào)）．
A．恒容條件下，充入He氣          B．增大容器體積
C．恒容條件下，充入N₂H₄          D．使用催化劑
（6）若將n mol肼和2n mol O₂充入某容積n L的剛性容器中，在800℃和一定壓強(qiáng)、合適催化劑的作用下，反應(yīng)①和②同時(shí)達(dá)到平衡，實(shí)驗(yàn)測(cè)得N₂的產(chǎn)率為x，NO的產(chǎn)率為y，則該條件下反應(yīng)②的平衡常數(shù)K=

 

（用x、y的代數(shù)式表示，不必化簡(jiǎn)）．

Answer 1

考點(diǎn)：探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）依據(jù)NaBH₄與水反應(yīng)制氫氣：BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑，反應(yīng)生成的鹽溶液BO₂^-在溶液中水解顯堿性分析判斷溶液中離子濃度大��；
（2）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，隨溫度升高體系半衰期縮短，反應(yīng)速率加快；
（3）分析圖表數(shù)據(jù)可知PH增大，半衰期增長(zhǎng)，反應(yīng)速率減慢；
（4）根據(jù)圖象中氮?dú)獾漠a(chǎn)率變化可知，若反應(yīng)①?gòu)?50℃變?yōu)?50℃，產(chǎn)率增多，平衡常數(shù)增大，則K₁＜K₂；
（5）A．恒容條件下，充入He氣，反應(yīng)體系中個(gè)反應(yīng)物及生成物的濃度均不變，平衡不移動(dòng)，

n(NO)

n(O2)

不變；   
B．增大容器體積，相當(dāng)于減壓，平衡右移，

n(NO)

n(O2)

增大；
C．恒容條件下，充入N₂H₄，平衡右移，

n(NO)

n(O2)

增大；
D．使用催化劑，平衡不移動(dòng)，

n(NO)

n(O2)

不變；
（6）若將n mol肼和2n mol O₂充入某容積n L的剛性容器中，則二者的起始濃度分別為1mol/L、2mol/L，
根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得N₂的產(chǎn)率為x，NO的產(chǎn)率為y，可知氮?dú)獾钠胶鉂舛葹閤，NO的平衡濃度為2y，
      ①N₂H₄+O₂?N₂+2H₂O
轉(zhuǎn)化濃度 x   x   x  2x  
    ②：N₂H₄+2O₂?2NO+2H₂O
轉(zhuǎn)化濃度 y   2y   2y    2y
平衡濃度：c（N₂H₄）=（1-x-y）mol/L，c（O₂）=（2-x-2y）mol/L，c（NO）=2ymol/L，c（H₂O）=（2x+2y）mol/L，
則該條件下反應(yīng)②的平衡常數(shù)K=

(2x+2y)2(2y)2

(1-x-y)(2-x-2y)2

．

解答： 解：（1）NaBH₄與水反應(yīng)制氫氣：BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑，反應(yīng)生成的鹽溶液BO₂^-在溶液中水解顯堿性，溶液中離子濃度大小為c（Na⁺）＞c（BO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑，c（Na⁺）＞c（BO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（2）圖表數(shù)據(jù)分析，隨溫度升高體系半衰期縮短，反應(yīng)速率加快，故答案為：溫度越大，反應(yīng)速率越大；
（3）NaBH₄與水反應(yīng)制氫氣：BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑，反應(yīng)實(shí)質(zhì)為水電離出來(lái)的H⁺被還原，圖表數(shù)據(jù)可知PH增大，半衰期增長(zhǎng)，反應(yīng)速率減慢，體系堿性越強(qiáng)，水電離出來(lái)的H⁺濃度越低，因而反應(yīng)速率越慢，
故答案為：體系堿性越強(qiáng)，水電離出來(lái)的H⁺濃度越低，因而反應(yīng)速率越慢；
（4）根據(jù)圖象中氮?dú)獾漠a(chǎn)率變化可知，若反應(yīng)①?gòu)?50℃變?yōu)?50℃，產(chǎn)率增多，平衡常數(shù)增大，則K₁＜K₂，故答案為：＜．
（5）A．恒容條件下，充入He氣，反應(yīng)體系中個(gè)反應(yīng)物及生成物的濃度均不變，平衡不移動(dòng)，

n(NO)

n(O2)

不變；   
B．增大容器體積，相當(dāng)于減壓，平衡右移，

n(NO)

n(O2)

增大；
C．恒容條件下，充入N₂H₄，平衡右移，

n(NO)

n(O2)

增大；
D．使用催化劑，平衡不移動(dòng)，

n(NO)

n(O2)

不變；
故答案為：BC；
（6）若將n mol肼和2n mol O₂充入某容積n L的剛性容器中，則二者的起始濃度分別為1mol/L、2mol/L，
根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得N₂的產(chǎn)率為x，NO的產(chǎn)率為y，可知氮?dú)獾钠胶鉂舛葹閤，NO的平衡濃度為2y，
      ①N₂H₄+O₂?N₂+2H₂O
轉(zhuǎn)化濃度 x   x   x  2x  
    ②：N₂H₄+2O₂?2NO+2H₂O
轉(zhuǎn)化濃度 y   2y   2y    2y
平衡濃度：c（N₂H₄）=（1-x-y）mol/L，c（O₂）=（2-x-2y）mol/L，c（NO）=2ymol/L，c（H₂O）=（2x+2y）mol/L，
則該條件下反應(yīng)②的平衡常數(shù)K=

(2x+2y)2(2y)2

(1-x-y)(2-x-2y)2

，故答案為：

(2x+2y)2(2y)2

(1-x-y)(2-x-2y)2

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素、平衡常數(shù)的計(jì)算等，題干信息的應(yīng)用和分析判斷是解題關(guān)鍵，題目難度中等．