Question

14．氮單質(zhì)及其化合物在自然界及人類的活動(dòng)中有著重要的作用．已知下列反應(yīng)（其中K為平衡常數(shù)）：
N₂（g）+0₂（g）?2NO（g）△H₁ K₁ （Ⅰ）
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H₂、K₂ （Ⅱ）
2N₂H₄（l）+2NO₂（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H₃ K₃ （Ⅲ）
（1）肼（N₂H₄）是一種可燃性液體；可作火箭燃料，其反應(yīng)可表示為N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₄ K₄，則平衡常數(shù)K₄=$\sqrt{{K}_{1}．{K}_{2}．{K}_{3}}$（用K₁、K₂、K₃表示），△H₄==$\frac{△{H}_{1}+△{H}_{2}+△{H}_{3}}{2}$（用△H₁、△H₂、△H₃表示）．
（2）在機(jī)動(dòng)車內(nèi)燃機(jī)氣缸中進(jìn)行上述反應(yīng)（Ⅰ），一定溫度下，向容積為2L的密閉容器中通入2.00mol N₂和2.00mol O₂，經(jīng)2h反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得c（NO）=0.04 mol•L^-1.2h內(nèi)反應(yīng)速率v（O₂）=0.01mol•L^-1•h^-1，N₂的平衡轉(zhuǎn)化率α=2%，該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.0017．
在該溫度下，向容積為10L的密閉容器中通入2.94×10^-3mol NO，2.50×10^-1molN₂，4.00×10^-2mol O₂，此時(shí)反應(yīng)（Ⅰ）b（填字母序號(hào)）．
a．達(dá)到平衡狀態(tài)       b．向正反應(yīng)方向進(jìn)行
c．向逆反應(yīng)方向進(jìn)行   d．無(wú)法判斷
（3）常溫下，將0.1mol•L^-1 N₂H₄•H₂O溶液（肼與氨類似）與0.1 mol•L^-1 HCl溶液等體積混合（忽略混合后溶液體積的變化），若測(cè)得混合溶液的pH=6，則混合溶液中由水電離出的c（H⁺）=10^-6mol•L^-1，溶液中N₂H₅⁺，Cl^-，OH^-，H⁺的濃度大小關(guān)系為c（Cl^-）＞c（N₂H₅⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 （1）將方程式$\frac{I+II+III}{2}$得N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₄=$\frac{△{H}_{1}+△{H}_{2}+△{H}_{3}}{2}$，K₄=$\sqrt{{K}_{1}．{K}_{2}．{K}_{3}}$；
（2）v（NO）=$\frac{△c（NO）}{△t}$=$\frac{0.04mol/L}{2h}$=0.02mol/（L．h），反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比，據(jù)此計(jì)算氧氣反應(yīng)速率；
         N₂（g）+0₂（g）?2NO（g）
開始（mol/L）1.0    1.0      0
反應(yīng)（mol/L）0.02   0.02     0.04
平衡（mol/L）0.98     0.98    0.04
氮?dú)廪D(zhuǎn)化率=$\frac{0.02mol/L}{1.0mol/L}×100%$；
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{0.0{4}^{2}}{0.9{8}^{2}}$；
在該溫度下，向容積為10L的密閉容器中通入2.94×10^-3mol NO，2.50×10^-1molN₂，4.00×10^-2mol O₂，則c（NO）=2.94×10^-4mol/L、c（N₂）=2.50×10^-2mol/L、c（O₂）=4.00×10^-3mol/L，根據(jù)濃度商和化學(xué)平衡常數(shù)相對(duì)大小判斷反應(yīng)方向；
（3）二者恰好反應(yīng)生成強(qiáng)酸弱堿鹽，弱離子陽(yáng)離子水解導(dǎo)致溶液呈酸性，根據(jù)電荷守恒判斷離子濃度大小順序．

解答 解：（1）將方程式$\frac{I+II+III}{2}$得N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₄=$\frac{△{H}_{1}+△{H}_{2}+△{H}_{3}}{2}$，K₄=$\sqrt{{K}_{1}．{K}_{2}．{K}_{3}}$，
故答案為：$\sqrt{{K}_{1}．{K}_{2}．{K}_{3}}$；=$\frac{△{H}_{1}+△{H}_{2}+△{H}_{3}}{2}$；
（2）v（NO）=$\frac{△c（NO）}{△t}$=$\frac{0.04mol/L}{2h}$=0.02mol/（L．h），反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比，則v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（NO）=$\frac{1}{2}$×0.02mol/（L．h）=0.01mol/（L．h）；
         N₂（g）+0₂（g）?2NO（g）
開始（mol/L）1.0    1.0      0
反應(yīng)（mol/L）0.02   0.02     0.04
平衡（mol/L）0.98     0.98    0.04
氮?dú)廪D(zhuǎn)化率=$\frac{0.02mol/L}{1.0mol/L}×100%$=2%；
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{0.0{4}^{2}}{0.9{8}^{2}}$=0.0017；
在該溫度下，向容積為10L的密閉容器中通入2.94×10^-3mol NO，2.50×10^-1molN₂，4.00×10^-2mol O₂，則c（NO）=2.94×10^-4mol/L、c（N₂）=2.50×10^-2mol/L、c（O₂）=4.00×10^-3mol/L，濃度商=$\frac{2.94×1{0}^{-4}×2.94×1{0}^{-4}}{2.5×1{0}^{-2}×4×1{0}^{-3}}$=8.6×10^-4＜K，則平衡正向移動(dòng)；
故答案為：0.01；2%；0.0017；b；
（3）二者恰好反應(yīng)生成強(qiáng)酸弱堿鹽，溶液中氫離子全部來(lái)自于水電離，所以該溶液中水電離出的c（H⁺）=10^-6mol/L，弱離子陽(yáng)離子水解導(dǎo)致溶液呈酸性，則c（H⁺）＞c（OH^-），鹽類水解較微弱，根據(jù)電荷守恒得c（N₂H₅⁺）＜c（Cl^-），則離子濃度大小順序是c（Cl^-）＞c（N₂H₅⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案為：10^-6；c（Cl^-）＞c（N₂H₅⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及鹽類水解、化學(xué)平衡常數(shù)有關(guān)計(jì)算、蓋斯定律等知識(shí)點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，難點(diǎn)是平衡移動(dòng)方向判斷，注意利用濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)相對(duì)大小判斷反應(yīng)方向，題目難度不大．