Question

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

 

．
 
（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^-1 （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

 

 L?mol^-1（精确到0.01）．
②下列情况不是处于平衡状态的是

 

：
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）=0.6mol  n（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

 

；
②在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,离子浓度大小的比较

专题：

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．

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=

c(N2O4)

c2(NO2)

=

0.6mol/L

(0.3mol/L)2

=6.67L/mol，
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=

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选；
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不选；
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不选；
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=

c(N2O4)

c2(NO2)

=

0.6mol/L

(0.3mol/L)2

=6.67L/mol=K（298K）＞K（398K），反应向逆反应方向移动，因此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⁺），故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⁺）．

点评：本题考查知识点全面，涉及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，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．