Question

17．T℃下，某2L容器內A、M、N三種物質參與的某一化學反應：2A（g）?M（g）+2N（g）

①其物質的量隨反應時間的變化的曲線如圖1，此反應0～5min反應物A的反應速率為0.2mol/（L•min）則該反應在T℃的化學平衡常數為0.5．
②若為了尋找該反應的最佳條件，在反應過程中持續不斷地升高溫度，所得的M的體積分數如圖2，則該反應的△H＜0（填“＞”或“＜”）．
（2）氮的氫化物肼（N₂H₄）是航天火箭發射常用的燃料．
①發射火箭時肼（N₂H₄）為燃料，二氧化氮作氧化劑，兩者反應生成氮氣和氣態水．該反應的化學方程式為2N₂H₄+2NO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$3N₂+4H₂O．
②工業上可采用電化學的方法獲得N₂H₄，裝置如圖3所示，則通入氨氣的一極為負極．該電極反應式為2NH₃-2e^-+2OH^-=N₂H₄+2H₂O．
③將標準狀況下112mL CO₂通入100mL 0.1mo1/L的氨水中，所得溶液堿顯堿性，則溶液中離子濃度由大到小的順序為c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞C（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；該溶液中，c（HCO₃^-）+c（CO₃^2-）+c（H₂CO₃）=0.05mol/L（忽略溶液體積的變化）

Answer 1

分析 （1）①根據v=$\frac{△c}{△t}$計算出0～5min反應物A的反應速率；平衡常數與溫度有關，根據5min時的數據可以計算出該反應的平衡常數；
②根據圖2可知，該可逆反應達到平衡狀態后，升高溫度M的含量減少，則說明平衡向著逆向移動，據此判斷該反應的焓變；
（2）①反應物為肼和二氧化氮，反應產物為氮氣和水，根據化合價變化相等配平該反應；
②負極發生氧化反應、正極發生還原反應，根據化合價變化判斷通入氨氣電極；氨氣在堿性條件下失去電子生成肼，據此寫出該電極反應式；
③計算出二氧化碳、一水合氨的物質的量，判斷溶質組成，然后結合鹽的水解原理判斷各離子濃度大小；根據物料守恒可知：c（HCO₃^-）+c（CO₃^2-）+c（H₂CO₃）=$\frac{0.005mol}{0.1L}$=0.05mol/L．

解答 解：（1）①根據圖1可知，5min時A的物質的量變化為：4mol-2mol=2mol，則0～5min反應物A的反應速率為：v（A）=$\frac{\frac{2mol}{2L}}{5min}$=0.2mol/（L•min）； 平衡時M的濃度為：$\frac{1mol}{2L}$=0.5mol/L，A的濃度為：$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L，根據反應2A（g）?M（g）+2N（g）可知，平衡時N的濃度為1mol/L，則該反應的平衡常數為：K=$\frac{0.5×1}{1}$=0.5，
故答案為：0.2mol/（L•min）； 0.5；
②從圖2可知，升高溫度后M的含量減少，說明化學平衡向著逆向移動，則逆向是吸熱反應，所以正反應為放熱反應，故△H＜0，
故答案為：＜；
（2）①發射火箭時肼（N₂H₄）為燃料，二氧化氮作氧化劑，兩者反應生成氮氣和氣態水，肼中N元素的化合價為-2價，反應后變為0價，化合價升高2價，至少升高4價；二氧化氮中氮元素的化合價為+4價，反應后變為0價，化合價降低4價，則肼和二氧化氮的計量數相等，再結合質量守恒定律配平后的化學方程式為：2N₂H₄+2NO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$3N₂+4H₂O，
故答案為：2N₂H₄+2NO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$3N₂+4H₂O；
②氨氣轉化成N₂H₄，化合價從-3變為-2，化合價升高被氧化，則通入氨氣的一極為負極；負極氨氣失去電子，在堿性條件下生成N₂H₄，負極的是電極反應式為：2NH₃-2e^-+2OH^-=N₂H₄+2H₂O，
故答案為：負極；2NH₃-2e^-+2OH^-=N₂H₄+2H₂O；
③標準狀況下112mL CO₂的物質的量為：$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，100mL 0.1mo1/L的氨水中含有一水合氨的物質的量為0.01mol，二者恰好反應生成碳酸銨，溶液顯示堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），說明碳酸根離子的水解程度大于銨根離子，由于氫氧根來自水的電離和碳酸根離子的水解，則c（OH^-）＞c（HCO₃^-）；由于水解程度減小，則c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-），溶液中離子濃度大小為：c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
根據溶液中的物料守恒可知：c（HCO₃^-）+c（CO₃^2-）+c（H₂CO₃）=$\frac{0.005mol}{0.1L}$=0.05mol/L，
故答案為：c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞C（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；0.05mol/L．

點評 本題考查了物質的量隨時間變化的曲線，題目難度中等，涉及化學平衡及其計算、電解原理、原電池及應用、化學方程式的書寫、離子濃度大小比較等知識，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查學生的分析、理解能力及靈活應用基礎知識的能力．