Question

17．T℃下，某2L容器內(nèi)A、M、N三種物質(zhì)參與的某一化學(xué)反應(yīng)：2A（g）?M（g）+2N（g）

①其物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間的變化的曲線如圖1，此反應(yīng)0～5min反應(yīng)物A的反應(yīng)速率為0.2mol/（L•min）則該反應(yīng)在T℃的化學(xué)平衡常數(shù)為0.5．
②若為了尋找該反應(yīng)的最佳條件，在反應(yīng)過程中持續(xù)不斷地升高溫度，所得的M的體積分?jǐn)?shù)如圖2，則該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”或“＜”）．
（2）氮的氫化物肼（N₂H₄）是航天火箭發(fā)射常用的燃料．
①發(fā)射火箭時(shí)肼（N₂H₄）為燃料，二氧化氮作氧化劑，兩者反應(yīng)生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2N₂H₄+2NO₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$3N₂+4H₂O．
②工業(yè)上可采用電化學(xué)的方法獲得N₂H₄，裝置如圖3所示，則通入氨氣的一極為負(fù)極．該電極反應(yīng)式為2NH₃-2e^-+2OH^-=N₂H₄+2H₂O．
③將標(biāo)準(zhǔn)狀況下112mL CO₂通入100mL 0.1mo1/L的氨水中，所得溶液堿顯堿性，則溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)閏（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞C（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；該溶液中，c（HCO₃^-）+c（CO₃^2-）+c（H₂CO₃）=0.05mol/L（忽略溶液體積的變化）

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算出0～5min反應(yīng)物A的反應(yīng)速率；平衡常數(shù)與溫度有關(guān)，根據(jù)5min時(shí)的數(shù)據(jù)可以計(jì)算出該反應(yīng)的平衡常數(shù)；
②根據(jù)圖2可知，該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，升高溫度M的含量減少，則說明平衡向著逆向移動(dòng)，據(jù)此判斷該反應(yīng)的焓變；
（2）①反應(yīng)物為肼和二氧化氮，反應(yīng)產(chǎn)物為氮?dú)夂退�，根�?jù)化合價(jià)變化相等配平該反應(yīng)；
②負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)、正極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)化合價(jià)變化判斷通入氨氣電極；氨氣在堿性條件下失去電子生成肼，據(jù)此寫出該電極反應(yīng)式；
③計(jì)算出二氧化碳、一水合氨的物質(zhì)的量，判斷溶質(zhì)組成，然后結(jié)合鹽的水解原理判斷各離子濃度大�。桓鶕�(jù)物料守恒可知：c（HCO₃^-）+c（CO₃^2-）+c（H₂CO₃）=$\frac{0.005mol}{0.1L}$=0.05mol/L．

解答 解：（1）①根據(jù)圖1可知，5min時(shí)A的物質(zhì)的量變化為：4mol-2mol=2mol，則0～5min反應(yīng)物A的反應(yīng)速率為：v（A）=$\frac{\frac{2mol}{2L}}{5min}$=0.2mol/（L•min）； 平衡時(shí)M的濃度為：$\frac{1mol}{2L}$=0.5mol/L，A的濃度為：$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L，根據(jù)反應(yīng)2A（g）?M（g）+2N（g）可知，平衡時(shí)N的濃度為1mol/L，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=$\frac{0.5×1}{1}$=0.5，
故答案為：0.2mol/（L•min）； 0.5；
②從圖2可知，升高溫度后M的含量減少，說明化學(xué)平衡向著逆向移動(dòng)，則逆向是吸熱反應(yīng)，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故△H＜0，
故答案為：＜；
（2）①發(fā)射火箭時(shí)肼（N₂H₄）為燃料，二氧化氮作氧化劑，兩者反應(yīng)生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水，肼中N元素的化合價(jià)為-2價(jià)，反應(yīng)后變?yōu)?價(jià)，化合價(jià)升高2價(jià)，至少升高4價(jià)；二氧化氮中氮元素的化合價(jià)為+4價(jià)，反應(yīng)后變?yōu)?價(jià)，化合價(jià)降低4價(jià)，則肼和二氧化氮的計(jì)量數(shù)相等，再結(jié)合質(zhì)量守恒定律配平后的化學(xué)方程式為：2N₂H₄+2NO₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$3N₂+4H₂O，
故答案為：2N₂H₄+2NO₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$3N₂+4H₂O；
②氨氣轉(zhuǎn)化成N₂H₄，化合價(jià)從-3變?yōu)?2，化合價(jià)升高被氧化，則通入氨氣的一極為負(fù)極；負(fù)極氨氣失去電子，在堿性條件下生成N₂H₄，負(fù)極的是電極反應(yīng)式為：2NH₃-2e^-+2OH^-=N₂H₄+2H₂O，
故答案為：負(fù)極；2NH₃-2e^-+2OH^-=N₂H₄+2H₂O；
③標(biāo)準(zhǔn)狀況下112mL CO₂的物質(zhì)的量為：$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，100mL 0.1mo1/L的氨水中含有一水合氨的物質(zhì)的量為0.01mol，二者恰好反應(yīng)生成碳酸銨，溶液顯示堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），說明碳酸根離子的水解程度大于銨根離子，由于氫氧根來自水的電離和碳酸根離子的水解，則c（OH^-）＞c（HCO₃^-）；由于水解程度減小，則c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-），溶液中離子濃度大小為：c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
根據(jù)溶液中的物料守恒可知：c（HCO₃^-）+c（CO₃^2-）+c（H₂CO₃）=$\frac{0.005mol}{0.1L}$=0.05mol/L，
故答案為：c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞C（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；0.05mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線，題目難度中等，涉及化學(xué)平衡及其計(jì)算、電解原理、原電池及應(yīng)用、化學(xué)方程式的書寫、離子濃度大小比較等知識(shí)，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力．