Question

Ⅰ．施莱辛（Schlesinger）等人提出可用NaBH₄与水反应制氢气：BH₄^-+2H₂O═BO₂^-+4H₂↑（反应实质为水电离出来的H⁺被还原）．研究表明，该反应生成H₂的速率受外界条件影响．下表为pH和温度对NaBH₄半衰期的影响（半衰期是指反应过程中，某物质的浓度降低到初始浓度一半时所需的时间）．

体系 pH	不同温度下NaBH4的半衰期（min）
	0℃	25℃	50℃	75℃
8	4.32×100	6.19×10-1	8.64×10-2	1.22×10-2
10	4.32×102	6.19×101	8.64×100	1.22×100
12	4.32×104	6.19×103	8.64×102	1.22×102
14	4.32×106	6.19×105	8.64×104	1.22×104

（1）已知NaBH₄与水反应后所得溶液显碱性，用离子方程式表示出溶液显碱性的原因

 

，溶液中各离子浓度大小关系为

 

．
（2）从上表可知，温度对NaBH₄与水反应速率产生怎样的影响？

 

．
（3）反应体系的pH为何会对NaBH₄与水反应的反应速率产生影响？

 

．
Ⅱ．肼（N₂H₄）又称联氨，常温下是一种无色油状液体，沸点为113.5℃．肼和氧气在不同温度和催化剂条件下生成不同产物（如图）：
温度较低时主要发生反应①：N₂H₄+O₂?N₂+2H₂O
温度较高时主要发生反应②：N₂H₄+2O₂?2NO+2H₂O
不考虑其他反应，完成下列天空：
（4）若反应①在250℃时的平衡常数K₁，350℃时的平衡常数为K₂，则K₁

 

K₂（填“＞”、“＜”或“=”）．
（5）反应②在1100℃时达到平衡后，下列措施中能使容器中

n(NO)

n(O2)

增大的有

 

（填字母序号）．
A．恒容条件下，充入He气          B．增大容器体积
C．恒容条件下，充入N₂H₄          D．使用催化剂
（6）若将n mol肼和2n mol O₂充入某容积n L的刚性容器中，在800℃和一定压强、合适催化剂的作用下，反应①和②同时达到平衡，实验测得N₂的产率为x，NO的产率为y，则该条件下反应②的平衡常数K=

 

（用x、y的代数式表示，不必化简）．

Answer 1

考点：探究影响化学反应速率的因素,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算

专题：实验设计题,化学平衡专题

分析：（1）依据NaBH₄与水反应制氢气：BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑，反应生成的盐溶液BO₂^-在溶液中水解显碱性分析判断溶液中离子浓度大小；
（2）依据图表数据分析，随温度升高体系半衰期缩短，反应速率加快；
（3）分析图表数据可知PH增大，半衰期增长，反应速率减慢；
（4）根据图象中氮气的产率变化可知，若反应①从250℃变为350℃，产率增多，平衡常数增大，则K₁＜K₂；
（5）A．恒容条件下，充入He气，反应体系中个反应物及生成物的浓度均不变，平衡不移动，

n(NO)

n(O2)

不变；   
B．增大容器体积，相当于减压，平衡右移，

n(NO)

n(O2)

增大；
C．恒容条件下，充入N₂H₄，平衡右移，

n(NO)

n(O2)

增大；
D．使用催化剂，平衡不移动，

n(NO)

n(O2)

不变；
（6）若将n mol肼和2n mol O₂充入某容积n L的刚性容器中，则二者的起始浓度分别为1mol/L、2mol/L，
根据实验测得N₂的产率为x，NO的产率为y，可知氮气的平衡浓度为x，NO的平衡浓度为2y，
      ①N₂H₄+O₂?N₂+2H₂O
转化浓度 x   x   x  2x  
    ②：N₂H₄+2O₂?2NO+2H₂O
转化浓度 y   2y   2y    2y
平衡浓度：c（N₂H₄）=（1-x-y）mol/L，c（O₂）=（2-x-2y）mol/L，c（NO）=2ymol/L，c（H₂O）=（2x+2y）mol/L，
则该条件下反应②的平衡常数K=

(2x+2y)2(2y)2

(1-x-y)(2-x-2y)2

．

解答： 解：（1）NaBH₄与水反应制氢气：BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑，反应生成的盐溶液BO₂^-在溶液中水解显碱性，溶液中离子浓度大小为c（Na⁺）＞c（BO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑，c（Na⁺）＞c（BO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（2）图表数据分析，随温度升高体系半衰期缩短，反应速率加快，故答案为：温度越大，反应速率越大；
（3）NaBH₄与水反应制氢气：BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑，反应实质为水电离出来的H⁺被还原，图表数据可知PH增大，半衰期增长，反应速率减慢，体系碱性越强，水电离出来的H⁺浓度越低，因而反应速率越慢，
故答案为：体系碱性越强，水电离出来的H⁺浓度越低，因而反应速率越慢；
（4）根据图象中氮气的产率变化可知，若反应①从250℃变为350℃，产率增多，平衡常数增大，则K₁＜K₂，故答案为：＜．
（5）A．恒容条件下，充入He气，反应体系中个反应物及生成物的浓度均不变，平衡不移动，

n(NO)

n(O2)

不变；   
B．增大容器体积，相当于减压，平衡右移，

n(NO)

n(O2)

增大；
C．恒容条件下，充入N₂H₄，平衡右移，

n(NO)

n(O2)

增大；
D．使用催化剂，平衡不移动，

n(NO)

n(O2)

不变；
故答案为：BC；
（6）若将n mol肼和2n mol O₂充入某容积n L的刚性容器中，则二者的起始浓度分别为1mol/L、2mol/L，
根据实验测得N₂的产率为x，NO的产率为y，可知氮气的平衡浓度为x，NO的平衡浓度为2y，
      ①N₂H₄+O₂?N₂+2H₂O
转化浓度 x   x   x  2x  
    ②：N₂H₄+2O₂?2NO+2H₂O
转化浓度 y   2y   2y    2y
平衡浓度：c（N₂H₄）=（1-x-y）mol/L，c（O₂）=（2-x-2y）mol/L，c（NO）=2ymol/L，c（H₂O）=（2x+2y）mol/L，
则该条件下反应②的平衡常数K=

(2x+2y)2(2y)2

(1-x-y)(2-x-2y)2

，故答案为：

(2x+2y)2(2y)2

(1-x-y)(2-x-2y)2

．

点评：本题考查了影响化学反应速率和化学平衡的因素、平衡常数的计算等，题干信息的应用和分析判断是解题关键，题目难度中等．