Question

16．碳、氮、硫是中學(xué)化學(xué)重要的非金屬元素，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用．
（1）用于發(fā)射“天宮一號”的長征二號火箭的燃料是液態(tài)偏二甲肼（CH₃）₂N-NH₂，氧化劑是液態(tài)四氧化二氮．二者在反應(yīng)過程中放出大量能量，同時生成無毒、無污染的氣體．已知室溫下，1g燃料完全燃燒釋放出的能量為42.5kJ，請寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式C₂H₈N₂（l）+2N₂O₄（l）═2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-2550 kJ/mol．
（2）298K時，在2L的密閉容器中，發(fā)生可逆反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-a kJ•mol^-1 （a＞0）．N₂O₄的物質(zhì)的量濃度隨時間變化如圖1．達(dá)平衡時，N₂O₄的濃度為NO₂的2倍，回答下列問題．
①298k時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為6.67L/mol．
②在溫度為T₁、T₂時，平衡體系中NO₂的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線如圖2所示．下列說法正確的是d

a．A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＞C          
b．B、C兩點(diǎn)的氣體的平均相對分子質(zhì)量：B＜C
c．A、C兩點(diǎn)氣體的顏色：A深，C淺     
d．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法
③若反應(yīng)在398K進(jìn)行，某時刻測得n（NO₂）=0.6mol n（N₂O₄）=1.2mol，則此時V_（正）＜V_（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）NH₄HSO₄在分析試劑、醫(yī)藥、電子工業(yè)中用途廣泛．現(xiàn)向100mL 0.1mol•L^-1NH₄HSO₄溶液中滴加0.1mol•L^-1NaOH溶液，得到的溶液pH與NaOH溶液體積的關(guān)系曲線如圖3所示．試分析圖中a、b、c、d、e五個點(diǎn)，
①水的電離程度最大的是b；
②其溶液中c（OH^-）的數(shù)值最接近NH₃•H₂O的電離常數(shù)K數(shù)值的是d；
③在c點(diǎn)，溶液中各離子濃度由大到小的排列順序是c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）=c（H⁺）．

Answer 1

分析 （1）先求出偏二甲肼的物質(zhì)的量，再根據(jù)物質(zhì)的量之比等于熱量比求出反應(yīng)熱，然后寫出熱化學(xué)方程式；
（2）①有圖可知N₂O₄的平衡濃度為0.6mol/L，達(dá)到平衡時，N₂O₄的濃度為NO₂的2倍，則NO₂的平衡濃度為0.3mol/L，帶入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
②a、壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越快；
b、混合氣體的平均相對分子質(zhì)量=$\frac{混合氣體質(zhì)量總和}{混合氣體的物質(zhì)的量總和}$；
c、NO₂的含量越高，混合氣體的顏色越深；
d、可逆反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-a kJ•mol^-1 （a＞0）放熱，溫度升高平衡逆向移動，二氧化氮含量增大；
③反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，K值減小，計(jì)算可知此時的濃度商Q=K（298K）＞K（398K），反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，因此V_（正）＜V_（逆）；
（3）①a、b、c、d、e五個點(diǎn)，根據(jù)反應(yīng)量的關(guān)系，b點(diǎn)恰好消耗完H⁺，溶液中只有（NH₄）₂SO₄與Na₂SO₄；c、d、e三點(diǎn)溶液均含有NH₃•H₂O，（NH₄）₂SO₄可以促進(jìn)水的電離，而NH₃•H₂O抑制水的電離．
②溶液中銨根離子濃度與一水合氨濃度最接近時，溶液中c（OH^-）的數(shù)值最接近NH₃•H₂O的電離常數(shù)K數(shù)值；
③c點(diǎn)溶液呈中性，則溶液含有（NH₄）₂SO₄、Na₂SO₄、NH₃•H₂O三種成分．

解答 解：（1）1g燃料完全燃燒釋放出的能量為42.5kJ，則1mol偏二甲肼完全燃燒釋放出的能量為42.5kJ×60=2550kJ，其熱化學(xué)方程式為：C₂H₈N₂（l）+2N₂O₄（l）═2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-2550 kJ/mol；
故答案為：C₂H₈N₂（l）+2N₂O₄（l）═2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-2550 kJ/mol；
（2）①有圖可知N₂O₄的平衡濃度為0.6mol/L，達(dá)到平衡時，N₂O₄的濃度為NO₂的2倍，則NO₂的平衡濃度為0.3mol/L，則K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.6mol/L}{（0.3mol/L）^{2}}$=6.67L/mol，
故答案為：6.67L/mol；
②a、壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越快，所以A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＜C，故a錯誤；
b、混合氣體的平均相對分子質(zhì)量=$\frac{混合氣體質(zhì)量總和}{混合氣體的物質(zhì)的量總和}$，BC兩點(diǎn)混合氣體的質(zhì)量和物質(zhì)的量都相等，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量B=C，故b錯誤；
c、NO₂的含量越高，混合氣體的顏色越深，C點(diǎn)壓強(qiáng)大于A點(diǎn)，加壓平衡向生成N₂O₄的方向移動，但NO₂的濃度比原平衡大，所以混合氣體的顏色A點(diǎn)淺C點(diǎn)深，故c錯誤；
d、可逆反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-a kJ•mol^-1 （a＞0）放熱，溫度升高平衡逆向移動，二氧化氮含量增大，所以由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法，故d正確；
故答案為：d；
③反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，K值減小，密閉容器的體積為2L，因此的N₂O₄的濃度為0.6mol/L，N₂O₄的濃度為0.3mol/L，濃度商Q=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.6mol/L}{（0.3mol/L）^{2}}$=6.67L/mol=K（298K）＞K（398K），反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，因此V_（正）＜V_（逆）；
故答案為：＜；
（3）①a、b、c、d、e五個點(diǎn)，根據(jù)反應(yīng)量的關(guān)系，b點(diǎn)恰好消耗完H⁺，溶液中只有（NH₄）₂SO₄與Na₂SO₄；c、d、e三點(diǎn)溶液均含有NH₃•H₂O，（NH₄）₂SO₄可以促進(jìn)水的電離，而NH₃•H₂O抑制水的電離，因此水的電離程度最大的是b點(diǎn)，溶液中c（OH^-）的數(shù)值最接近NH₃•H₂O的電離常數(shù)K數(shù)值，
故答案為：b；
②氨水為弱堿，溶液呈堿性，c點(diǎn)溶液呈中性，銨根離子濃度過大，e點(diǎn)溶液堿性過強(qiáng)，一水合氨濃度過大，相對而言d點(diǎn)溶液中銨根離子濃度與一水合氨濃度最接近，溶液中c（OH^-）的數(shù)值最接近NH₃•H₂O的電離常數(shù)K數(shù)值，
故答案為：d；
③c點(diǎn)溶液呈中性，即溶液含有（NH₄）₂SO₄、Na₂SO₄、NH₃•H₂O三種成分，b點(diǎn)時c（Na⁺）=c（SO₄^2-），c點(diǎn)時c（Na⁺）＞c（SO₄^2-），根據(jù)N元素與S元素的關(guān)系，可以得出c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺），故c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）=c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）=c（H⁺）．

點(diǎn)評 本題考查知識點(diǎn)全面，涉及熱化學(xué)方程式的書寫、平衡常數(shù)的計(jì)算、平衡的移動、離子濃度大小比較、鹽類水解等知識點(diǎn)，離子濃度大小比較常與鹽類水解、弱電解質(zhì)的電離聯(lián)合考查，確定離子濃度大小時要結(jié)合電荷守恒、物料守恒來分析解答．