Question

氮元素的化合物应用十分广泛。请回答：

（1）火箭燃料液态偏二甲肼(C₂H₈N₂)是用液态N₂O₄作氧化剂，二者反应放出大量的热，生成无毒、无污染的气体和水。已知室温下，1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5 kJ，则该反应的热化学方程式为_________。

（2）298 K时，在2 L固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：

2NO₂(g)N₂O₄(g) ΔH＝-a kJ·mol^－1(a＞0)

N₂O₄的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时，N₂O₄的浓度为NO₂的2倍，回答下列问题：

① 298k时，该反应的平衡常数为_____L·mol^－1(精确到0.01)。

②下列情况不是处于平衡状态的是______：

A.混合气体的密度保持不变；

B.混合气体的颜色不再变化；

C.气压恒定时。

③若反应在398K进行，某时刻测得n(NO₂)="0.6" mol，n(N₂O₄)="1.2" mol，则此时V(_正）___V(_逆）(填“＞”、“＜”或“=”)。

（3）NH₄HSO₄在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。

现向100 mL 0.1 mol·L^－1NH₄HSO₄溶液中滴加0.1 mol·L^－1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。试分析图中a、b、c、d、e五个点，

①b点时，溶液中发生水解反应的离子是______；

②在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序___________。

③d、e点对应溶液中，水电离程度大小关系是d______e(填“＞”、“＜”或“=”)。

Answer

C2H8N2(l)＋2N2O4(l)=2CO2(g)＋3N2(g)＋4H2O(l) ΔH=－2550 kJ/mol 6.67 A ＜ NH4＋ c(Na＋)＞c(SO42－)＞c(NH4+)＞c(OH－)＝c(H＋) ＞

【解析】

（1）先求出偏二甲肼的物质的量，再根据物质的量之比等于热量比求出反应热，然后写出热化学方程式；

（2）①有图可知N2O4的平衡浓度为0.6mol/L，达到平衡时，N2O4的浓度为NO2的2倍，则NO2的平衡浓度为0.3mol/L，带入平衡常数表达式计算；

②A．气体的质量不变，容积恒定，因此气体的密度为一定值；

B．混合气体的颜色不变，说明NO2的浓度保持恒定；

C．反应2NO2（g）⇌N2O4（g）气压恒定时，正、逆反应速率相等；

③反应为放热反应，升高温度，K值减小，计算可知此时的浓度商Q=K（298K）＞K（398K），反应向逆反应方向移动，因此V（正）＜V（逆）；

（3）①a、b、c、d、e五个点，根据反应量的关系，b点恰好消耗完H+，溶液中只有（NH4）2SO4与Na2SO4；

②c点溶液呈中性，则溶液含有（NH4）2SO4、Na2SO4、NH3•H2O三种成分；

③根据碱性溶液中，氢氧根离子浓度越大，水的电离程度越小进行分析。

（1）偏二甲肼(C2H8N2)和液态N2O4反应，生成无毒、无污染的气体氮气和水，已知1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5 kJ，则1 mol燃料完全燃烧释放出的能量为2550 kJ，所以该反应的热化学方程式为C2H8N2(l)＋2N2O4(l)=2CO2(g)＋3N2(g)＋4H2O(l) ΔH=－2550 kJ/mol；

（2）①由图像可知看出c(N2O4)=0.6mol/L，N2O4的浓度为NO2的2倍，则c(NO2)=0.3，298k时，该反应的平衡常数为= 6.67；

②A.在恒容密闭容器中，混合气体的密度始终保持不变，不能说明反应处于平衡状态；

B.NO2是红棕色气体，当反应向右进行时，混合气体的颜色变浅，当混合气体的颜色不再变化时，反应处于平衡状态；

C.该反应是气体体积减小的可逆反应，压强随着反应的进行而减小，当气压恒定时，反应处于平衡状态；

故选A。

③在398K，某时刻测得n(NO2)="0.6" mol，n(N2O4)=1.2mol，该容器的体积为2 L，Q==6.67，等于298K时的平衡常数，而该反应是放热反应，升高温度，K值减小，所以Q＞K (398K)，平衡逆向移动，则此时V(正）＜V(逆）；

（3）①在b点，等浓度、等体积的NH4HSO4与NaOH溶液1:1恰好反应生成硫酸铵，溶液中发生水解反应的离子是NH4＋ ；

②在c点，溶液呈中性，c(OH－)＝c(H＋)但最小，在b点溶液中含有等物质的量的Na＋、NH4＋ 、SO42－，该溶液因NH4＋ 的水解而显酸性，要想使溶液呈中性，需再加NaOH到c点，所以溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序为c(Na＋)＞c(SO42－)＞c(NH4+)＞c(OH－)＝c(H＋)；

③d点是硫酸铵和氨水的混合溶液，氨水的浓度较大，对水的电离抑制程度较弱，e点是硫酸钠与氨水的混合溶液，氨水的浓度较大，对水的电离抑制程度较大，所以d、e点对应溶液中，水电离程度大小关系是d＞e。