Question

16．氮元素的化合物應用十分廣泛．請回答：
（1）火箭燃料液態(tài)偏二甲肼（C₂H₈N₂）是用液態(tài)N₂O₄作氧化劑，二者反應放出大量的熱，生成無毒、無污染的氣體和水．已知室溫下，1g燃料完全燃燒釋放出的能量為42.5kJ，則該反應的熱化學方程式為C₂H₈N₂（l）+2N₂O₄（l）=2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-2550 kJ•mol^-1．

（2）298K時，在2L固定體積的密閉容器中，發(fā)生可逆反應：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-a kJ/mol（a＞0）．N₂O₄的物質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，該反應的平衡常數(shù)為6.67L•mol^-1（精確到0.01）．
②下列情況不是處于平衡狀態(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．氣壓恒定時
③若反應在398K進行，某時刻測得n（NO₂）=0.6moln（N₂O₄）=1.2mol，則此時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溶液體積的關系曲線如圖2所示．試分析圖中a、b、c、d、e五個點．
①b點時，溶液中發(fā)生水解反應的離子是NH₄⁺；
②在c點，溶液中各離子濃度由大到小的排列順序c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）=c（H⁺）．
③d、e點對應溶液中，水電離程度大小關系是d＞e（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）先求出偏二甲肼的物質的量，再根據(jù)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(shù)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(jù)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、NH₃•H₂O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行分析．

解答 解：（1）1g燃料完全燃燒釋放出的能量為42.5kJ，則1mol偏二甲肼完全燃燒釋放出的能量為42.5kJ×60=2550kJ，其熱化學方程式為：C₂H₈N₂（l）+2N₂O₄（l）═2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-2550 kJ/mol，
故答案為：C₂H₈N₂（l）+2N₂O₄（l）=2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-2550 kJ•mol^-1；
（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，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．反應物和生成物全是氣態(tài)物質，氣體的質量不變，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，說明反應處于化學平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．反應2NO₂（g）?N₂O₄（g）是一個氣體體積減小的反應，氣壓恒定時，正、逆反應速率相等，說明反應處于化學平衡狀態(tài)，故C錯誤；
故答案為：A；
③反應為放熱反應，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），反應向逆反應方向移動，故：V_（正）＜V_（逆），故答案為：＜；
（3）①a、b、c、d、e五個點，根據(jù)反應量的關系，b點恰好消耗完H⁺，溶液中只有（NH₄）₂SO₄與Na₂SO₄，溶液中發(fā)生水解反應的離子是NH₄⁺，故答案為：NH₄⁺；
②c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⁺）；
③d、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 本題考查熱化學方程式的書寫、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、弱電解質的電離聯(lián)合考查，確定離子濃度大小時要結合電荷守恒、物料守恒來分析解答．