Question

9．發(fā)射航天火箭常用肼（N₂H₄）與N₂O₄作燃料與助燃劑．

（1）肼易溶于水，性質(zhì)與氨相似，用電離方程式表示肼的水溶液顯堿性的原因N₂H₄+H₂O?N₂H⁺₅+OH^-．
（2）肼（N₂H₄）與N₂O₄的反應(yīng)為：2N₂H₄ （1）+N₂O₄ （1）=3N₂（g）+4H₂O（1）△H=-1225kJ•mol^-1
已知反應(yīng)相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學(xué)鍵	N-H	N-N	N≡N	O-H
E/（kJ•mol-1）	390	190	946	460

則使1mol N₂O₄ （1）分子中化學(xué)鍵完全斷裂時(shí)需要吸收的能量是1793kJ
（3）N₂O₄與NO₂之間存在反應(yīng)N₂O₄（g）═2NO₂（g）．將一定量的N₂O₄放入恒容密閉容器中，測得其平衡轉(zhuǎn)化率[α（N₂O₄）]隨溫度變化如圖1所示．
①由圖推測該反應(yīng)△H＞0（填“＞”或“＜”），理由為溫度升高，α（N₂O₄）增加，說明平衡右移，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H＞0，若要提高N₂O₄的轉(zhuǎn)化率，除改變反應(yīng)溫度外，其他措施有減小體系壓強(qiáng)（或移出NO₂等）（要求寫出一條）．
②圖中a點(diǎn)對應(yīng)溫度下，已知N₂O₄的起始壓強(qiáng)p₀為108kPa，列式計(jì)算該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K_p=115.2（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）．
③在一定條件下，該反應(yīng)N₂O₄、NO₂的消耗速率與自身壓強(qiáng)間存在關(guān)系：υ（N₂O₄）=k₁p（N₂O₄），υ（NO₂）=k₂p²（NO₂），其中k_l、k₂是與反應(yīng)溫度有關(guān)的常數(shù)．相應(yīng)的速率一壓強(qiáng)關(guān)系如圖2所示，一定溫度下，k_l、k₂與平衡常數(shù)K_p的關(guān)系是k_l=$\frac{1}{2}$K₂．K_p，在圖標(biāo)出的點(diǎn)中，能表示反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的點(diǎn)為B點(diǎn)與D點(diǎn)，理由是滿足平衡條件υ（NO₂）=2υ（N₂O₄）．

Answer 1

分析 （1）N₂H₄結(jié)合H₂O電離的氫離子使溶液呈堿性；
（2）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；
（3）①升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)；減小體系壓強(qiáng)、移出NO₂都使平衡正向移動(dòng)；
②化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{生成物分壓冪之積}{反應(yīng)物分壓冪之積}$；
③化學(xué)平衡常數(shù)Kp=[p（NO₂）]²÷p（N₂O₄），二者的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比；滿足平衡條件υ（NO₂）=2υ（N₂O₄）即為平衡點(diǎn)．

解答 解：（1）肼易溶于水，它是與氨類似的弱堿，則電離生成OH^-和陽離子，電離方程式為N₂H₄+H₂O?N₂H⁺₅+OH^-，
故答案為：N₂H₄+H₂O?N₂H⁺₅+OH^-；
（2）設(shè)1mol N₂O₄（1）完全分解成相應(yīng)的原子時(shí)需要吸收的能量QKJ，則：
190kJ/mol×2+390kJ/mol×8+QkJ/mol-946kJ/mol×3-460kJ/mol×8=-1225 kJ/mol，
解得Q=1793，
故答案為：1793kJ；
（3）①根據(jù)圖知，升高溫度轉(zhuǎn)化率增大，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，則正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，若要提高N₂O₄轉(zhuǎn)化率，除改變反應(yīng)溫度外，其他措施有減小體系壓強(qiáng)、移出NO₂，
故答案為：＞；  溫度升高，α（N₂O₄）增加，說明平衡右移，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H＞0；減小體系壓強(qiáng)（或移出NO₂等）；
②四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率是0.4，設(shè)原來四氧化二的物質(zhì)的量為xmol，轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為0.8xmol，則混合氣體的物質(zhì)的量=（x-0.4x+0.8x）mol=1.4xmol，相同條件下，氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比，所以反應(yīng)后壓強(qiáng)=$\frac{108KPa}{xmol}$=151.2KPa，
四氧化二氮的分壓=151.2KPa×$\frac{0.6xmol}{1.4xmol}$=64.8KPa，
二氧化氮的分壓=151.2KPa×$\frac{0.8xmol}{1.4xmol}$=86.4KPa，
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{生成物分壓冪之積}{反應(yīng)物分壓冪之積}$=$\frac{86．{4}^{2}}{64.8}$=115.2，
故答案為：115.2；
③化學(xué)平衡常數(shù)Kp=[p（NO₂）]²÷p（N₂O₄），二者的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比，
所以υ（NO₂）：υ（N₂O₄）=k₂[p（NO₂）]²：k₁•p（N₂O₄）=2：1，
化學(xué)平衡常數(shù)Kp=[p（NO₂）]²÷p（N₂O₄），
則K₁=$\frac{1}{2}$K₂．K_p，
滿足平衡條件υ（NO₂）=2υ（N₂O₄）即為平衡點(diǎn)，BD點(diǎn)的壓強(qiáng)之比等于其反應(yīng)速率之比為1：2，所以BD為平衡點(diǎn)，
故答案為：$\frac{1}{2}$K₂．K_p；B點(diǎn)與D點(diǎn)；滿足平衡條件υ（NO₂）=2υ（N₂O₄）．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡影響移動(dòng)、反應(yīng)熱計(jì)算等，是對學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．