题目内容

20.联氨(N2H4)及其衍生物是一类重要的火箭燃料.N2H4与N2O4反应能放出大量的热.
(1)已知:2NO2(g)?N2O4(g)△H=-57.20kJ•mol-1.一定温度下,在密闭容器中此反应达到平衡. 其他条件不变时,下列措施不能使NO2转化率提高的是CD
A.减少NO2的浓度    B.降低温度    C.增加NO2的浓度   D.升高温度
(2)25℃时,1.00gN2H4(l)与足量N2O4(l)完全反应生成N2(g)和H2O(l),放出19.14kJ的热量.则反应2N2H4(l)+N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(l)的△H=-1224.96 kJ•mol-1.
(3)17℃、1.01×105Pa,密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时,c(NO2)=0.0300mol•L-1、c(N2O4)=0.0120mol•L-1.计算反应2NO2(g)?N2O4(g)的平衡常数K=13.33.
(4)肼易溶于水,它是与氨类似的弱碱,用电离方程式表示肼的水溶液显碱性的原因N2H4+H2ON2H+5+OH-.
(5)已知在相同条件下N2H4•H2O的电离程度大于N2H5C1的水解程度.常温下,若将0.2mol/L N2H4•H2O溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合,则溶液中N2H5+、Cl-、OH-、H+离子浓度由大到小的顺序为:c(N2H+5)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+);.
(6)肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液.肼-空气燃料电池放电时,负极的电极反应式是N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O,电池工作一段时间后,电解质溶液的pH将减小(填“增大”、“减小”、“不变”).

分析 (1)A.减少NO2的浓度,等效为降低压强;
B.降低温度,平衡向放热反应方向移动;
C.增加NO2的浓度,等效为增大压强;
D.升高温度,平衡向吸热反应方向移动;
(2)计算2molN2H4反应放出的热量,放热反应的焓变△H<0;
(3)代入平衡常数表达式K=$\frac{c({N}_{2}{O}_{4})}{{c}^{2}(N{O}_{2})}$计算;
(4)N2H4结合H2O电离的氢离子使溶液呈碱性;
(5)将0.2mol/L N2H4•H2O溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合,得到等量的N2H4•H2O、N2H5C1,由相同条件下N2H4•H2O的电离程度大于N2H5C1的水解程度,则溶液显碱性,即c(OH-)>c(H+);
(6)肼--空气燃料电池,负极发生氧化反应,N2H4在发生失去电子碱性条件下生成氮气与水,本质是N2H4燃烧生成氮气与水,溶液中氢氧根离子的浓度变小.

解答 解:(1)A.减少NO2的浓度,等效为降低压强,平衡正向移动,NO2转化率增大,故A不选;
B.正反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,NO2转化率增大,故B不选;
C.增加NO2的浓度,等效为增大压强,平衡向逆反应方向移动,NO2转化率减小,故C选;
D.正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应移动,NO2转化率减小,故D选,
故选:CD;
(2)2molN2H4反应放出的热量为19.14kJ×$\frac{2mol×32g/mol}{1g}$=1224.96kJ,则反应2N2H4(l)+N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(l)的△H=-1224.96kJ•mol-1
故答案为:-1224.96;
(3)混合气体达到平衡时,c(NO2)=0.0300mol•L-1、c(N2O4)=0.0120mol•L-1,反应2NO2(g)?N2O4(g)的平衡常数K=$\frac{c({N}_{2}{O}_{4})}{{c}^{2}(N{O}_{2})}$=$\frac{0.012}{0.0{3}^{2}}$=13.33,
故答案为:13.33;
(4)肼易溶于水,它是与氨类似的弱碱,则电离生成OH-和阳离子,电离方程式为N2H4+H2ON2H+5+OH-;
故答案为:N2H4+H2ON2H+5+OH-;
(5)将0.2mol/L N2H4•H2O溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合,得到等量的N2H4•H2O、N2H5C1,由相同条件下N2H4•H2O的电离程度大于N2H5C1的水解程度,则c(N2H+5)>c(Cl-),又溶液显碱性,即c(OH-)>c(H+),电离、水解的程度都不大,所以c(N2H+5)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),
故答案为:c(N2H+5)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+);
(6)肼--空气燃料电池,负极发生氧化反应,N2H4在发生失去电子碱性条件下生成氮气与水,负极电极反应式为:N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O,该电池反应为N2H4+O2=N2+2H2O,反应生成水,溶液中氢氧根离子的浓度变小,电解质溶液的pH将减小,
故答案为:N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O;减小.

点评 本题考查化学平衡移动、反应热计算、平衡常数计算、离子浓度大小比较、原电池等,是对学生综合能力的考查,需要学生具备扎实的基础,难度中等.

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