Question

6．航天领域中常用N₂H₄与N₂O₄作为火箭发射的燃料与助燃剂．N₂O₄是一种无色气体，易分解：N₂O₄（g）?2NO₂（g）-Q．N₂H₄与氨气相似，是一种碱性气体，易溶于水，生成弱碱N₂H₄•H₂O．t℃时，将一定量的NO₂、N₂O₄充入一个容积为2L的恒容密闭容器中，浓度随时间变化关系如下表所示：

时间/min	0	5	10	15	20	25	30
c（X）/mol/L	0.2	c	0.6	0.6	1.0	c1	c1
c（Y）/mol/L	0.6	c	0.4	0.4	0.4	c2	c2

（1）前10min内用NO₂表示的反应速率为0.04mol•L^-1•min^-1；该反应的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$．
（2）20min时改变的条件是向容器中加入0.8molNO₂；重新达到平衡时，NO₂的体积分数B（填字母）
A．增大B．减小C．不变D．无法判断
（3）用电离方程式表示N₂H₄•H₂O显碱性的原因N₂H₄•H₂O?N₂H₅⁺+OH^-（或N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-）．
（4）相同条件下，1mol N₂H₄最多能与2mol HCl发生反应．
（5）常温下，若将0.2mol/LN₂H₄•H₂O溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合，则溶液中N₂H${\;}_{5}^{+}$、Cl^-、OH^-、H⁺四种离子浓度由大到小的顺序为c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（提示：相同条件下，N₂H₄•H₂O的电离程度大于N₂H₅Cl的水解程度．）

Answer 1

分析 （1）前10min内，△c（X）=（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L、△c（Y）=（0.6-0.4）mol/L=0.2mol/L，相同时间内各物质的浓度变化量之比等于其计量数之比，所以X是NO₂、Y是N₂O₄，前10min内用NO₂表示的反应速率=$\frac{△c}{△t}$；
该反应中二氧化氮是反应物、四氧化二氮是生成物，其化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
（2）20min时，二氧化氮浓度增大、四氧化二氮浓度不变，说明改变的条件是改变二氧化氮浓度；
加入二氧化氮相当于增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；
（3）N₂H₄•H₂O电离生成N₂H₅⁺和OH^-；
（4）氨气分子中的一个H原子被氨基取代生成联胺，则每个联胺分子相当于2个氨气分子，则每mol联胺能和2molHCl反应；
（5）二者混合后溶液中溶质为等物质的量浓度的N₂H₄•H₂O和N₂H₅Cl，N₂H₄•H₂O的电离程度大于N₂H₅Cl的水解程度，导致溶液呈碱性，且其电离和水解程度较小，据此判断离子浓度大小．

解答 解：（1）前10min内，△c（X）=（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L、△c（Y）=（0.6-0.4）mol/L=0.2mol/L，相同时间内各物质的浓度变化量之比等于其计量数之比，所以X是NO₂、Y是N₂O₄，前10min内用NO₂表示的反应速率=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.4mol/L}{10min}$=0.04mol/（L．min）；
该反应中二氧化氮是反应物、四氧化二氮是生成物，其化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$，
故答案为：0.04；$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
（2）20min时，二氧化氮浓度增大、四氧化二氮浓度不变，说明改变的条件是改变二氧化氮浓度，加入的二氧化氮物质的量=（1.0-0.6）mol/L×2L=0.8mol；
加入二氧化氮相当于增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，导致二氧化氮体积分数减少，
故答案为：向容器中加入0.8mol NO₂；B；
（3）N₂H₄•H₂O电离生成N₂H₅⁺和OH^-，其电离方程式为N₂H₄•H₂O?N₂H₅⁺+OH^-  （或N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-），故答案为：N₂H₄•H₂O?N₂H₅⁺+OH^-  （或N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-）；
（4）氨气分子中的一个H原子被氨基取代生成联胺，则每个联胺分子相当于2个氨气分子，则每mol联胺能和2molHCl反应，
故答案为：2；
（5）二者混合后溶液中溶质为等物质的量浓度的N₂H₄•H₂O和N₂H₅Cl，N₂H₄•H₂O的电离程度大于N₂H₅Cl的水解程度，导致溶液呈碱性，且其电离和水解程度较小，则离子浓度大小顺序是c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

点评 本题考查较综合，涉及离子浓度大小比较、化学平衡计算、化学平衡影响因素、弱电解质的电离等知识点，侧重考查学生分析计算及判断能力，注意题给信息的正确获取及利用，题目难度中等．