Question

(18分)化学反应原理在生产和科研中有着重要的应用，请利用相关知识回答下列问题。

（1）一定条件下在密闭容器中加入NH₄I发生反应：

则反应a的平衡常数表达式为_________；达到平衡后，扩大容器体积，反应b的移动方向_______(填正向、逆向或不移动)

（2）氮元素的+4价氧化物有两种，它们之间发生反应：2NO₂ N₂O₄ ∆H < 0，将一定量的NO₂充入注射器中后封口，下图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深，透光率越小)。下列说法正确的是

A．b点的操作是压缩注射器

B．c点与a点相比，增大，减小

C．若不忽略体系温度变化，且没有能量损失，则b、c两点的平衡常数K_b>K_c

D．d点： (正)> (逆)

（3）利用反应构成原电池，能消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，装置如图所示。

①电极a为__________极，其电极反应式为_________________。

②当有2.24LNO₂(标准状况下)被处理时，转移电子为____________mol。

③为使电池持续放电，该离子交换膜需选用____________交换膜。

（4）使用硼氢化钠(NaBH₄)为诱导剂，可使Co²⁺与肼(N₂H₄)在碱性条件下发生反应，制得高纯度纳米钴，该过程不产生有毒气体。

①写出该反应的离子方程式_______________________。

②在纳米钴的催化作用下，肼(N₂H₄)可分解生成两种气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图所示，为抑制肼的分解，可采取的合理措施有____________(任写一种)。

Answer

（18分，每空2分）

（1）K=[NH3][HI] 正向 （2） AC

（3）①负 2NH3—6e‾+6OH‾=N2+6H2O ② 0.4 ③阴离子

（4）①2CO2++N2H4+4OH‾=2Co↓+N2↑+4H2O

②降低反应温度、增大压强等

【解析】

试题分析：（1）因为NH4I为固体，所以反应a的平衡常数表达式为：K=[NH3][HI]；达到平衡后，扩大容器体积，容器内气体压强减小，反应a正向移动，HI浓度增大，则反应b正向移动。

（2）A、根据图像可知，b点NO2的浓度增大，所以改变的条件是增大压强，故b点的操作是压缩注射器，正确；B、c点与a点相比，NO2与N2O4的浓度都增大，错误；C、增大压强平衡向右移动，放出热量，温度升高，平衡常数减小，则b、c两点的平衡常数Kb>Kc，正确；D、d点NO2的浓度增大，则平衡向左移动，所以 (正) < (逆)，错误。

（3）①电极a通入NH3，NH3失去电子转化为N2，所以电极a为负极；电解质溶液呈碱性，根据化合价的变化配平可得电极方程式：2NH3—6e‾+6OH‾=N2+6H2O。

②NO2得电子转化为 N2，则对应关系为：NO2 ～ 4e‾，则n（e‾）=4n（NO2）=4×2.24L÷22.4L/mol=0.4mol。

③该原电池负极消耗OH‾，正极生成OH‾，为使电池持续放电，所以OH‾应通过交换膜，故为阴离子交换膜。

（4）①Co2+与肼(N2H4)在碱性条件下发生反应，则反应物为CO2+、N2H4、4OH‾，制得高纯度纳米钴，该过程不产生有毒气体，则反应物为Co、N2、H2O，配平可得离子方程式：2Co2++N2H4+4OH‾=2Co↓+N2↑+4H2O

②根据图像可知，生成的气体体积大于反应物的体积，温度升高，N2H4的体积分数减小，则增大压强、降低温度可抑制肼的分解。

考点：本题考查化学平衡移动、化学平衡常数、原电池原理及应用。