Question

氮元素是一种重要的非金属元素，可形成多种化合物。试回答下列有关问题：

（1）①已知4CO(g)＋2NO₂(g) 4CO₂(g)＋N₂(g)   ΔH＝－1 200 kJ·mol^－1对于该反应，改变某一反应条件，（已知温度T₂>T₁）下列图像正确的是_______(填代号)

②已知CO与H₂O在一定条件下可以发生反应：CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)　ΔH= － Q kJ·mol^－1 ，820 ℃时在甲、乙两个恒容密闭容器中，起始时按照下表进行投料，经过一段时间后达到平衡状态，若甲中CO的转化率为40%，则该反应的平衡常数为____________；乙容器吸收的热量为________________。

（2）肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N₂O₄反应生成N₂和水蒸气，已知：

① N₂ (g) +2O₂ (g) = N₂O₄ (l)   ΔH =－19.5 kJ·mol^－1

② N₂H₄(l)+O₂(g) = N₂(g) +2H₂O(g)  ΔH =－534.2 kJ·mol^－1

写出肼与四氧化二氮反应的热化学方式______________。

（3）纯的叠氮酸(HN₃)是无色液体，常用做引爆剂，常温下向25 mL 0.1mol·L^－1 NaOH溶液中加入0. 2mol·L^－1 HN₃的溶液，滴加过程中的pH值的变化曲线（溶液混合时的体积变化忽略不计）如图。

①根据图像写出HN₃的电离方程式:_________。

②下列说法正确的是_________________（填序号）

A．若用已知浓度的NaOH溶液滴定HN₃溶液来测定HN₃的浓度时应用甲基橙作指示剂

B．常温下，向0.2 mol·L^－1 HN₃的溶液中加水稀释，则 不变

C．分别中和pH均为4的HN₃溶液和HCl溶液，消耗0.1 mol·L^－1 NaOH溶液的体积相同

D．D点时溶液中离子浓度存在如下关系：2c(H⁺) + c(HN₃) =c(N₃^－) + 2c(OH^－)

Answer

乙 0.12Q kJ 2N2H4(l) + N2O4 (l) = 3N2 (g) + 4H2O (g) ΔΗ= -1048.9 kJ·mol-1 HN3H++N3― BD

【解析】

（1）①根据影响化学反应速率的因素：温度、浓度、压强、催化剂来确定化学反应达平衡用到的时间，根据影响化学平衡移动的因素：温度、浓度、压强来确定化学平衡中各个量的变化情况；

②根据化学平衡三段式列式以及化学反应中CO的转化率为40%进行计算即可；

（2）依据盖斯定律，结合题干热化学方程式计算写出。

（3）①依据图象可知叠氮酸属于弱酸，据此书写电离方程式即可。

②A．滴定终点时，溶液由酸性变为碱性，据此选择指示剂；

B．依据K只与温度有关进行分析；

C．依据弱酸存在电离进行分析；

D．依据物料守恒和电荷守恒判断。

（1）①甲：升高温度，化学平衡逆向移动，正、逆反应速率会迅速增大，会离开原来的速率点，故甲错误；乙：升高温度，化学反应速率增大，所以T2时先达到化学平衡状态，并且化学平衡逆向移动，二氧化氮的转化率减小，故乙正确；丙：对于反应：4CO(g)＋2NO2(g)⇌ 4CO2(g)＋N2(g)，T不变，增大压强，平衡正向移动，一氧化碳的体积分数会减小，故丙错误，故选乙。

②已知甲中CO的转化率为40%，则有：

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

初始量：0.1 0.1 0 0

变化量：0.04 0.04 0.04 0.04

平衡量：0.1-0.04 0.1-0.04 0.04 0.04

设容器的容积为VL，则K==。

在恒温恒容条件下，乙和甲互为等效平衡，平衡常数相同，即

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

初始量：0 0 0.2 0.2

变化量：x x x x

平衡量：x x 0.2- x 0.2- x

则K==，解得x=0.12，故乙容器吸收的热量为0.12Q kJ。

（2）① N2 (g) +2O2 (g) = N2O4 (l) ΔH1=－19.5 kJ·mol－1

② N2H4(l)+O2(g) = N2(g) +2H2O(g)   ΔH2 =－534.2 kJ·mol－1

根据盖斯定律②×2-①得到肼和四氧化二氮反应的热化学方式为2N2H4(l) + N2O4 (l) = 3N2 (g) + 4H2O (g) ΔΗ= -1048.9 kJ·mol-1。

（3）①依据图象可知叠氮酸属于弱酸，不能完全电离，用可逆号，故电离方程式为：HN3H++N3-，故答案为HN3H++N3-。

②A．滴定终点时，溶质为叠氮酸钠溶液，叠氮酸根离子水解显碱性，溶液由酸性变为碱性，应选用酚酞试液作指示剂，故A错误。

B．常温下，向0.2 mol•L-1HN3的溶液中加水稀释，水的离子积常数不变，电离平衡常数不变，即有：Kw=c(H+)×c(OH-)，Ka=，Ka== Kw×，Ka不变，Kw不变，故不变，故B正确。

C．pH值相等的盐酸与叠氮酸中已经电离出的氢离子浓度相同，此时消耗氢氧化钠溶液相同，但是由于叠氮酸是弱酸，继续电离出的氢离子还需要氢氧化钠进行中和，故叠氮酸消耗的氢氧化钠的体积大，故C错误。

D．D点由等物质的量浓度的NaN3和HN3组成的混合液，依据物料守恒：2c（Na+）=c（N3-）+c（HN3），和电荷守恒c（Na+）+c（H+）=c（N3-）+c（OH-），可得2c(H+) + c(HN3) =c(N3－) + 2c(OH－)，故D正确。