Question

12．氮元素能形成多种多样的化合物．请回答：
（1）298K时，在2L固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-a kJ/mol （a＞0）．N₂O₄的物质的量浓度随时间变化如图1．达平衡时，N₂O₄的浓度为NO₂的2倍，回答下列问题：

①298k时，该反应的平衡常数为6.67L•mol^-1（精确到0.01）；
②下列情况不能用来判断该反应是否处于平衡状态的是A；
A．混合气体的密度保持不变；  B．混合气体的颜色不再变化；C．混合气体的气体压强保持不变
③若反应在398K进行，某时刻测得n（NO₂）=0.6mol、n（N₂O₄）=1.2mol，则此时v_（正）＜v_（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）常温条件下，向100mL 0.1mol•L^-1NH₄HSO₄溶液中滴加0.1mol•L^-1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图2所示．试分析图中a、b、c、d、e五个点（该条件下硫酸第二步电离是完全的）．
①a点溶液的pH＜1（填“＞”“＜”或“=”）；
②b点溶液中发生水解反应的离子是NH₄⁺；
③c点溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序为c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）=c（H⁺）；
④d、e点对应溶液中，水电离程度大小关系是d＞e（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）①有图可知N₂O₄的平衡浓度为0.6mol/L，达到平衡时，N₂O₄的浓度为NO₂的2倍，则NO₂的平衡浓度为0.3mol/L，带入平衡常数表达式计算；
②A．气体的质量不变，容积恒定，因此气体的密度为一定值；
B．混合气体的颜色不变，说明NO₂的浓度保持恒定；
C．反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）气压恒定时，正、逆反应速率相等；
③反应为放热反应，升高温度，K值减小，计算可知此时的浓度商Q=K（298K）＞K（398K），反应向逆反应方向移动，因此V_（正）＜V_（逆）；
（2）①常温条件下，向100mL 0.1mol•L^-1NH₄HSO₄溶液中滴加0.1mol•L^-1NaOH溶液，硫酸氢铵溶液显酸性，铵根离子水解显酸性；
②a、b、c、d、e五个点，根据反应量的关系，b点恰好消耗完H⁺，溶液中只有（NH₄）₂SO₄与Na₂SO₄；
③c点溶液呈中性，则溶液含有（NH₄）₂SO₄、Na₂SO₄、NH₃•H₂O三种成分；
④根据碱性溶液中，氢氧根离子浓度越大，水的电离程度越小进行分析．

解答 解：（1）①有图可知N₂O₄的平衡浓度为0.6mol/L，达到平衡时，N₂O₄的浓度为NO₂的2倍，则NO₂的平衡浓度为0.3mol/L，则K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.6}{0．{3}^{2}}$=6.67，
故答案为：6.67；
②A．反应物和生成物全是气态物质，气体的质量不变，容积为2L保持恒定，由ρ=$\frac{m}{V}$可知气体的密度为一定值，因此气体的密度保持不变不一定处于平衡状态，故A正确；
B．混合气体的颜色不变说明NO₂的浓度不变，说明反应处于化学平衡状态，故B错误；
C．反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）是一个气体体积减小的反应，气压恒定时，正、逆反应速率相等，说明反应处于化学平衡状态，故C错误；
故答案为：A；
③反应为放热反应，升高温度，K值减小，密闭容器的体积为2L，因此的N₂O₄的浓度为0.6mol/L，NO₂的浓度为0.3mol/L，浓度商Q=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.6}{0．{3}^{2}}$=6.67=K（298K）＞K（398K），反应向逆反应方向移动，故：V_（正）＜V_（逆），
故答案为：＜；
（2）①硫酸氢铵溶液显酸性，铵根离子水解显酸性，0.1mol•L^-1NH₄HSO₄溶液中 氢离子浓度大于0.1mol/L，溶液PH＜1，
故答案为：＜；
②a、b、c、d、e五个点，根据反应量的关系，b点恰好消耗完H⁺，溶液中只有（NH₄）₂SO₄与Na₂SO₄，溶液中发生水解反应的离子是NH₄⁺，故答案为：NH₄⁺；
③c点溶液呈中性，即溶液含有（NH₄）₂SO₄、Na₂SO₄、NH₃•H₂O三种成分，b点时c（Na⁺）=c（SO₄^2-），c点时c（Na⁺）＞c（SO₄^2-），根据N元素与S元素的关系，可以得出c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺），溶液中离子浓度大小为：c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）=c（H⁺），
故答案为：c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）=c（H⁺）；
④d、e溶液都为碱性溶液，溶液中的氢氧根离子抑制了水的电离，则氢氧化钠溶液体积越大，水的电离沉淀越小，故d点水的电离程度大于e点水的电离，
故答案为：＞．

点评 本题考查平衡常数的计算、平衡的移动、离子浓度大小比较、盐类水解等知识点，题目难度中等，试题知识点较多，综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力；离子浓度大小比较常与盐类水解、弱电解质的电离联合考查，确定离子浓度大小时要结合电荷守恒、物料守恒来分析解答．