Question

18．如图所示，25℃时，在烧杯A中装有50.00ml蒸馏水，烧杯B 中盛有50.00
ml 0.5mol/L的盐酸，在烧瓶 C 和 D 中充满二氧化氮气体，并用导管将它们连通，把C烧瓶放入A烧杯中，D烧瓶放入B烧杯中．向 A烧杯中加入 50g 硝酸铵晶体，小心搅拌，使其迅速溶解；向B中加入 2g 苛性钠固体，小心搅拌也使其迅速溶解．
回答下列问题：
（1）烧杯A中温度（填“升高”、“降低”或“不变”，下同）降低；烧杯B中温度升高．
（2）已知在NO₂生成N₂O₄的可逆反应中，正反应是放热反应，逆反应是吸热反应：
2NO₂（g）?N₂O₄（g）．从上面实验可知C烧瓶中混合气体颜色（填“变浅”、“变深”或“不变”，下同）变浅；D烧瓶中混合气体颜色变深．
（3）若实验测得B烧杯中酸碱中和反应放热1.4325kJ，则NaOH溶液和HCl溶液发生中和反应的热化学方程式为HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H=-57.3KJ/mol．
（4）若起始时在D烧瓶中充入mg N₂O₄，此时测得烧瓶中压强为101kPa，当可逆反应N₂O₄（g）?2NO₂（g）达到化学平衡状态时压强变为1.515×10⁵Pa，则平衡混合气体的平均相对分子质量为61.33（精确到小数点后两位）．

Answer 1

分析 （1）铵盐溶于水吸热；酸碱中和放热；
（2）由于A烧杯中溶液温度降低，故平衡2NO₂（g）?N₂O₄（g）右移；由于B烧杯中反应放热，溶液温度升高，故平衡2NO₂（g）?N₂O₄（g）左移，据此分析混合气体的颜色的变化；
（3）烧杯B 中盛有50.00ml 0.5mol/L的盐酸，物质的量n=CV=0.5mol/L×0.05L=0.025mol，后加入 2g 苛性钠固体即0.05molNaOH，故NaOH过量，反应生成0.025mol水，放热1.4325kJ，据此可以求出当生成1mol水时反应放出的热量，从而写出热化学方程式；
（4）体积不变的容器中，气体的压强之比等于物质的量之比，求算反应掉的N₂O₄物质的量，再根据混合气体的平均相对分子质量$\overline{M}m=\frac{{m}_{总}}{{n}_{总}}$来计算．

解答 解：（1）铵盐溶于水吸热，故烧杯A中的温度降低；而酸碱中和放热，故烧杯B中的温度升高，故答案为：降低；升高；
（2）由于A烧杯中溶液温度降低，故平衡2NO₂（g）?N₂O₄（g）右移，则混合气体的颜色变浅；由于B烧杯中反应放热，溶液温度升高，故平衡2NO₂（g）?N₂O₄（g）左移，故混合气体的颜色的变深，故答案为：变浅；变深；
（3）烧杯B 中盛有50.00ml 0.5mol/L的盐酸，物质的量n=CV=0.5mol/L×0.05L=0.025mol，后加入 2g 苛性钠固体即0.05molNaOH，故NaOH过量，反应生成0.025mol水，放热1.4325kJ，故当生成1mol水时反应放出的热量Q=$\frac{1}{0.025}×1.4325KJ$=57.3KJ，故热化学方程式为：HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H=-57.3KJ/mol，故答案为：HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H=-57.3KJ/mol；
（4）mg N₂O₄的物质的量n=$\frac{m}{92}$mol，设反应达平衡后有xmolN₂O₄发生了转化，则生成的NO₂的物质的量为2xmol，剩余N₂O₄的物质的量为（$\frac{m}{92}$-x）mol，根据反应平衡前后的压强之比等于物质的量之比可知：$\frac{\frac{m}{92}mol}{（\frac{m}{92}-x）mol+2xmol}$=$\frac{1.01KP}{1.515KP}$
解得x=0.0054mmol
则平衡混合气体的平均相对分子质量$\overline{M}$=$\frac{mg}{\frac{m}{92}mol+0.0054mmol}$=61.3g/mol．
故答案为：61.33．

点评 本题考查了常见的吸放热反应和物理过程以及平衡移动、热化学方程式书写、混合气体的平均相对分子质量的求算，题目难度中等．