氮元素的化合物应用十分广泛．请回答:(1)火箭燃料液态偏二甲肼(C2H8N2)是用液态N2O4作氧化剂.二者反应放出大量的热.生成无毒.无污染的气体和水．已知室温下.1g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ.则该反应的热化学方程式为C2H8N2(l)+2N2O4(l)=2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(l)△H=-2550 kJ•mol-1� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

16．氮元素的化合物应用十分广泛．请回答：
（1）火箭燃料液态偏二甲肼（C₂H₈N₂）是用液态N₂O₄作氧化剂，二者反应放出大量的热，生成无毒、无污染的气体和水．已知室温下，1g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，则该反应的热化学方程式为C₂H₈N₂（l）+2N₂O₄（l）=2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-2550 kJ•mol^-1．

（2）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下列情况不是处于平衡状态的是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．气压恒定时
③若反应在398K进行，某时刻测得n（NO₂）=0.6moln（N₂O₄）=1.2mol，则此时V_（正）＜V_（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）NH₄HSO₄在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛．现向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．
①b点时，溶液中发生水解反应的离子是NH₄⁺；
②在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）=c（H⁺）．
③d、e点对应溶液中，水电离程度大小关系是d＞e（填“＞”、“＜”或“=”）．

分析（1）先求出偏二甲肼的物质的量，再根据物质的量之比等于热量比求出反应热，然后写出热化学方程式；
（2）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）；
（3）①a、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；
②c点溶液呈中性，则溶液含有（NH₄）₂SO₄、Na₂SO₄、NH₃•H₂O三种成分；
③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）1g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，则1mol偏二甲肼完全燃烧释放出的能量为42.5kJ×60=2550kJ，其热化学方程式为：C₂H₈N₂（l）+2N₂O₄（l）═2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-2550 kJ/mol，
故答案为：C₂H₈N₂（l）+2N₂O₄（l）=2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-2550 kJ•mol^-1；
（2）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：＜；
（3）①a、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⁺；
②c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⁺）；
③d、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：＞．

点评本题考查热化学方程式的书写、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．

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7．

研究表明丰富的CO₂完全可以作为新碳源，解决当前应用最广泛的碳源（石油和天然气）到本世纪中叶将枯竭的危机，同时又可缓解由CO₂累积所产生的温室效应，实现CO₂的良性循环．
（1）目前工业上有一种方法是用CO₂和H₂在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸气和水蒸气．如图表示恒压容器中0.5molCO₂和1.5molH₂转化率达80%时的能量变化示意图．能判断该反应达到化学平衡状态的依据是bd．（填字母）
a．容器中压强不变　　　 b．H₂的体积分数不变　　　
c．c（H₂）=3c（CH₃OH）　　d．容器中密度不变
e．2个C=O断裂的同时有6个H-H断裂．
（2）将不同量的CO（g）和H₂O分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三组数据：

实验组	温度 ℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min[
实验组	温度 ℃	CO	H₂O	H₂	CO	达到平衡所需时间/min[
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t