Question

6．航天領域中常用N₂H₄與N₂O₄作為火箭發射的燃料與助燃劑．N₂O₄是一種無色氣體，易分解：N₂O₄（g）?2NO₂（g）-Q．N₂H₄與氨氣相似，是一種堿性氣體，易溶于水，生成弱堿N₂H₄•H₂O．t℃時，將一定量的NO₂、N₂O₄充入一個容積為2L的恒容密閉容器中，濃度隨時間變化關系如下表所示：

時間/min	0	5	10	15	20	25	30
c（X）/mol/L	0.2	c	0.6	0.6	1.0	c1	c1
c（Y）/mol/L	0.6	c	0.4	0.4	0.4	c2	c2

（1）前10min內用NO₂表示的反應速率為0.04mol•L^-1•min^-1；該反應的平衡常數表達式K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$．
（2）20min時改變的條件是向容器中加入0.8molNO₂；重新達到平衡時，NO₂的體積分數B（填字母）
A．增大B．減小C．不變D．無法判斷
（3）用電離方程式表示N₂H₄•H₂O顯堿性的原因N₂H₄•H₂O?N₂H₅⁺+OH^-（或N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-）．
（4）相同條件下，1mol N₂H₄最多能與2mol HCl發生反應．
（5）常溫下，若將0.2mol/LN₂H₄•H₂O溶液與0.1mol/L HCl溶液等體積混合，則溶液中N₂H${\;}_{5}^{+}$、Cl^-、OH^-、H⁺四種離子濃度由大到小的順序為c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（提示：相同條件下，N₂H₄•H₂O的電離程度大于N₂H₅Cl的水解程度．）

Answer 1

分析 （1）前10min內，△c（X）=（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L、△c（Y）=（0.6-0.4）mol/L=0.2mol/L，相同時間內各物質的濃度變化量之比等于其計量數之比，所以X是NO₂、Y是N₂O₄，前10min內用NO₂表示的反應速率=$\frac{△c}{△t}$；
該反應中二氧化氮是反應物、四氧化二氮是生成物，其化學平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
（2）20min時，二氧化氮濃度增大、四氧化二氮濃度不變，說明改變的條件是改變二氧化氮濃度；
加入二氧化氮相當于增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動；
（3）N₂H₄•H₂O電離生成N₂H₅⁺和OH^-；
（4）氨氣分子中的一個H原子被氨基取代生成聯胺，則每個聯胺分子相當于2個氨氣分子，則每mol聯胺能和2molHCl反應；
（5）二者混合后溶液中溶質為等物質的量濃度的N₂H₄•H₂O和N₂H₅Cl，N₂H₄•H₂O的電離程度大于N₂H₅Cl的水解程度，導致溶液呈堿性，且其電離和水解程度較小，據此判斷離子濃度大小．

解答 解：（1）前10min內，△c（X）=（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L、△c（Y）=（0.6-0.4）mol/L=0.2mol/L，相同時間內各物質的濃度變化量之比等于其計量數之比，所以X是NO₂、Y是N₂O₄，前10min內用NO₂表示的反應速率=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.4mol/L}{10min}$=0.04mol/（L．min）；
該反應中二氧化氮是反應物、四氧化二氮是生成物，其化學平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$，
故答案為：0.04；$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
（2）20min時，二氧化氮濃度增大、四氧化二氮濃度不變，說明改變的條件是改變二氧化氮濃度，加入的二氧化氮物質的量=（1.0-0.6）mol/L×2L=0.8mol；
加入二氧化氮相當于增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，導致二氧化氮體積分數減少，
故答案為：向容器中加入0.8mol NO₂；B；
（3）N₂H₄•H₂O電離生成N₂H₅⁺和OH^-，其電離方程式為N₂H₄•H₂O?N₂H₅⁺+OH^-  （或N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-），故答案為：N₂H₄•H₂O?N₂H₅⁺+OH^-  （或N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-）；
（4）氨氣分子中的一個H原子被氨基取代生成聯胺，則每個聯胺分子相當于2個氨氣分子，則每mol聯胺能和2molHCl反應，
故答案為：2；
（5）二者混合后溶液中溶質為等物質的量濃度的N₂H₄•H₂O和N₂H₅Cl，N₂H₄•H₂O的電離程度大于N₂H₅Cl的水解程度，導致溶液呈堿性，且其電離和水解程度較小，則離子濃度大小順序是c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

點評 本題考查較綜合，涉及離子濃度大小比較、化學平衡計算、化學平衡影響因素、弱電解質的電離等知識點，側重考查學生分析計算及判斷能力，注意題給信息的正確獲取及利用，題目難度中等．