Question

20．聯(lián)氨（N₂H₄）及其衍生物是一類(lèi)重要的火箭燃料．N₂H₄與N₂O₄反應(yīng)能放出大量的熱．
（1）已知：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-57.20kJ•mol^-1．一定溫度下，在密閉容器中此反應(yīng)達(dá)到平衡． 其他條件不變時(shí)，下列措施不能使NO₂轉(zhuǎn)化率提高的是CD
A．減少NO₂的濃度    B．降低溫度    C．增加NO₂的濃度   D．升高溫度
（2）25℃時(shí)，1.00gN₂H₄（l）與足量N₂O₄（l）完全反應(yīng)生成N₂（g）和H₂O（l），放出19.14kJ的熱量．則反應(yīng)2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（l）的△H=-1224.96 kJ•mol^-1．
（3）17℃、1.01×105Pa，密閉容器中N₂O₄和NO₂的混合氣體達(dá)到平衡時(shí)，c（NO₂）=0.0300mol•L^-1、c（N₂O₄）=0.0120mol•L^-1．計(jì)算反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常數(shù)K=13.33．
（4）肼易溶于水，它是與氨類(lèi)似的弱堿，用電離方程式表示肼的水溶液顯堿性的原因N₂H₄+H₂ON₂H⁺₅+OH^-．
（5）已知在相同條件下N₂H₄•H₂O的電離程度大于N₂H₅C1的水解程度．常溫下，若將0.2mol/L N₂H₄•H₂O溶液與0.1mol/L HCl溶液等體積混合，則溶液中N₂H₅⁺、Cl^-、OH^-、H⁺離子濃度由大到小的順序?yàn)椋篶（N₂H⁺₅）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；．
（6）肼-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液．肼-空氣燃料電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式是N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O，電池工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的pH將減�。ㄌ睢霸龃蟆薄ⅰ皽p小”、“不變”）．

Answer 1

分析 （1）A．減少NO₂的濃度，等效為降低壓強(qiáng)；
B．降低溫度，平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)；
C．增加NO₂的濃度，等效為增大壓強(qiáng)；
D．升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；
（2）計(jì)算2molN₂H₄反應(yīng)放出的熱量，放熱反應(yīng)的焓變△H＜0；
（3）代入平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$計(jì)算；
（4）N₂H₄結(jié)合H₂O電離的氫離子使溶液呈堿性；
（5）將0.2mol/L N₂H₄•H₂O溶液與0.1mol/L HCl溶液等體積混合，得到等量的N₂H₄•H₂O、N₂H₅C1，由相同條件下N₂H₄•H₂O的電離程度大于N₂H₅C1的水解程度，則溶液顯堿性，即c（OH^-）＞c（H⁺）；
（6）肼--空氣燃料電池，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，N₂H₄在發(fā)生失去電子堿性條件下生成氮?dú)馀c水，本質(zhì)是N₂H₄燃燒生成氮?dú)馀c水，溶液中氫氧根離子的濃度變�。�

解答 解：（1）A．減少NO₂的濃度，等效為降低壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，NO₂轉(zhuǎn)化率增大，故A不選；
B．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NO₂轉(zhuǎn)化率增大，故B不選；
C．增加NO₂的濃度，等效為增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NO₂轉(zhuǎn)化率減小，故C選；
D．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，NO₂轉(zhuǎn)化率減小，故D選，
故選：CD；
（2）2molN₂H₄反應(yīng)放出的熱量為19.14kJ×$\frac{2mol×32g/mol}{1g}$=1224.96kJ，則反應(yīng)2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（l）的△H=-1224.96kJ•mol^-1
故答案為：-1224.96；
（3）混合氣體達(dá)到平衡時(shí)，c（NO₂）=0.0300mol•L^-1、c（N₂O₄）=0.0120mol•L^-1，反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常數(shù)K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.012}{0.0{3}^{2}}$=13.33，
故答案為：13.33；
（4）肼易溶于水，它是與氨類(lèi)似的弱堿，則電離生成OH^-和陽(yáng)離子，電離方程式為N₂H₄+H₂ON₂H⁺₅+OH^-；
故答案為：N₂H₄+H₂ON₂H⁺₅+OH^-；
（5）將0.2mol/L N₂H₄•H₂O溶液與0.1mol/L HCl溶液等體積混合，得到等量的N₂H₄•H₂O、N₂H₅C1，由相同條件下N₂H₄•H₂O的電離程度大于N₂H₅C1的水解程度，則c（N₂H⁺₅）＞c（Cl^-），又溶液顯堿性，即c（OH^-）＞c（H⁺），電離、水解的程度都不大，所以c（N₂H⁺₅）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（N₂H⁺₅）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（6）肼--空氣燃料電池，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，N₂H₄在發(fā)生失去電子堿性條件下生成氮?dú)馀c水，負(fù)極電極反應(yīng)式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O，該電池反應(yīng)為N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O，反應(yīng)生成水，溶液中氫氧根離子的濃度變小，電解質(zhì)溶液的pH將減小，
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；減�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡移動(dòng)、反應(yīng)熱計(jì)算、平衡常數(shù)計(jì)算、離子濃度大小比較、原電池等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．