Question

16．氮元素的化合物種類繁多，性質(zhì)也各不相同
（1）已知
①N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（g）△H=+10.7KJ/mol
②N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624KJ/mol
寫出氣態(tài)肼和N₂O₄反應生成氮氣和液態(tài)水的熱化學方程式：2H₂N₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1258.7kJ/mol
（2）一定溫度下，在密閉容器中可逆反應：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0，下列敘述正確的是AC
A．單位時間內(nèi)生成1molN₂O₄的同時生成2molNO₂，達到平衡狀態(tài)
B．達到平衡后，其它條件不變，升高溫度，容器內(nèi)氣體顏色變淺
C．置于絕熱的恒容容器中，容器中氣體顏色不變時，說明達到平衡狀態(tài)
D．加入適當?shù)拇呋瘎�，NO₂的轉(zhuǎn)化率可以增大
（3）在100℃時，將0.400mol的NO₂氣體充入2L的容器中，每隔一定時間就對該容器內(nèi)的物質(zhì)進行分析，得到如下表的數(shù)據(jù)：

時間（min）	0	10	20	30	40
n（NO2）/mol	0.400	n1	0.26	n3	n4
n（N2O4）/mol	0.00	0.05	n2	0.08	0.08

①反應開始直至10min時，N₂O₄的平均反應速率為：0.0025mol/L•min
②升高溫度后，平衡常數(shù)K將減低（填“增高”、“減低”或“不變”）
③若在相同情況下向該容器中只充入N₂O₄氣體，要達到上述同樣的平衡狀態(tài)，N₂O₄的起始物質(zhì)的量是0.200mol
（4）亞硝酸鈉（NaNO₂）是一種常見的食品添加劑，具有防腐和增色作用
①亞硝酸鈉中氮元素的化合價為+3，由此推斷其可能C．（填字母序號）
A．只有氧化性   B．只有還原性    C．既有氧化性，也有還原性
②已知亞硝酸屬于弱酸，則NaNO₂溶液顯堿性；（填“酸性”、“中性”或“堿性”）原因是NO^-+H₂O?HNO₂+OH^-．（用離子方程式表示）
（5）肼-空氣燃燒電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%-30%的KOH溶液，放電時生成N₂和水，則放電時負極電極反應式為N₂H₄-e^-+4OH^-=N₂↑+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到，a、N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（g）△H=10.7kJ•mol^-1；b、N₂H₄（g）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-543kJ•mol^-1，由蓋斯定律b×2-a得到；
（2）A．單位時間內(nèi)生成1molN₂O₄的同時生成2molNO₂，說明正逆反應速率相同；
B．反應是放熱反應，達到平衡后，其它條件不變，升高溫度，平衡逆向進行；
C．置于絕熱的恒容容器中，容器中氣體顏色不變時，濃度不變；
D．加入適當?shù)拇呋瘎└淖兎磻�速率，不能改變化學平衡；
（3）①根據(jù)公式反應速率v=$\frac{△c}{△t}$來計算；
②反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行，平衡常數(shù)減��；
③根據(jù)各組分的濃度變化量之比等于系數(shù)值比來計算；
（4）①依據(jù)亞硝酸鈉中元素化合價代數(shù)和為0計算，元素化合價處于中間價態(tài)具有氧化性和還原性；
②亞硝酸屬于弱酸，則NaNO₂溶液中亞硝酸根離子水解顯堿性；
（5）燃料電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應．

解答 解：（1）a、N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（g）△H=10.7kJ•mol^-1；
b、N₂H₄（g）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624kJ•mol^-1
由蓋斯定律b×2-a得到 2H₂N₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1258.7kJ/mol，
故答案為：2H₂N₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1258.7kJ/mol；
（2）一定溫度下，在密閉容器中可逆反應：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0，
A．單位時間內(nèi)生成1molN₂O₄的同時生成2molNO₂，說明正逆反應速率相同，反應達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．反應是放熱反應，達到平衡后，其它條件不變，升高溫度，平衡逆向進行，二氧化氮濃度增大氣體顏色加深，故B錯誤；
C．反應是放熱反應，置于絕熱的恒容容器中，容器中氣體顏色不變時，濃度不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．加入適當?shù)拇呋瘎└淖兎磻�速率，不能改變化學平衡，反應物轉(zhuǎn)化率不變，故D錯誤；
故答案為：A C；
（3）①圖表數(shù)據(jù)分析可知，反應開始直至10min時，N₂O₄的平均反應速率=$\frac{\frac{0.05mol}{2L}}{10min}$=0.025mol/L•min，
故答案為：0.0025mol/L•min；
②在100℃時，將0.400mol的NO₂氣體充入2L的容器中反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行，平衡常數(shù)減小，
故答案為：減低；
③2NO₂?N₂O₄
起始濃度（mol•L^-1）   0.2     0
轉(zhuǎn)化濃度（mol•L^-1）  0.08   0.04
平衡濃度（mol•L^-1）  0.12     0.04
若在相同情況下最初向該容器充入的是N₂O₄氣體，要達到上述同樣的平衡狀態(tài)，N₂O₄的起始濃度是c，則
                   N₂O₄ ?2NO₂
起始濃度（mol•L^-1） c       0
轉(zhuǎn)化濃度（mol•L^-1） c-0.04  0.12
平衡濃度（mol•L^-1）0.04    0.12
所以$\frac{c-0.04}{0.12}$=0.5，解得c=0.10mol/L，
物質(zhì)的量0.10mol/L×2L=0.2mol
故答案為：0.200mol；
（4）①NaNO₂）中鈉元素化合價+1價，氧元素化合價-2價，元素化合價代數(shù)和為0計算得到氮元素化合價+3價，居于氮元素的中間價態(tài)，所以既有氧化性，也有還原性，
故答案為：+3，C；
②亞硝酸屬于弱酸，則NaNO₂溶液中亞硝酸根離子水解顯堿性，離子方程式為：NO₂^-+H₂O?HNO₂+OH^-，
故答案為：NO₂^-+H₂O?HNO₂+OH^-；
（5）肼--空氣堿性燃料電池中，負極上燃料失電子和氫氧根離子反應生成氮氣和水，電極反應式為N₂H₄-4e^-+4OH^-═N₂+4H₂O，
故答案為：N₂H₄-4e^-+4OH^-═N₂+4H₂O．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫和蓋斯定律計算，化學平衡的影響因素分析和化學平衡的計算應用，原電池原理分析，掌握基礎是關(guān)鍵，題目難度中等．