Question

8．一定温度下，在恒容密闭容器中充入2molNO₂与1molO₂发生反应如下：
4NO₂（g）+O₂（g）?2N₂O₅（g）
（1）已知平衡常数K_350℃＜K_300℃，则该反应是放热反应（填“吸热”或“放热”）；常温下，该反应能逆向自发进行，原因是逆反应方向的△S＞0．
（2）下列有关该反应的说法正确的是BD．
A．扩大容器体积，平衡向逆反应方向移动，混合气体颜色变深
B．恒温恒容下，再充入2molNO₂和1molO₂，再次达到平衡时NO₂转化率增大
C．恒温恒容下，当容器内的密度不再改变，则反应达到平衡状态
D．若该反应的平衡常数增大，则一定是降低了温度
（3）氮的化合物种类较多，如NH₃、NO、NO₂、HNO₃、硝酸盐等．
①亚硝酸是一种弱酸，能证明亚硝酸是弱电解质的是AD．
A．常温下，亚硝酸钠溶液的pH＞7
B．亚硝酸能和NaOH发生中和反应
C．用亚硝 酸 溶液做导电性实验，灯泡很暗
D．常温下，将pH=3的亚硝酸溶液稀释10倍，pH＜4
②根据酸碱质子理论，凡是能给出质子的分子或离子都是酸，凡是能结合质子的分子或离子都是碱．按照这个理论，下列微粒属于两性物质的是acd．
a．H₂O
b．NO₂^-
c．H₂NCH₂COOH
d．H₂PO₄^-
e．H₂S
③氮同主族磷元素形成的Na₂HPO₄溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl₂溶液，溶液则显酸性，其原因是3Ca²⁺+2HPO₄^2-=Ca₃（PO₄）₂↓+2H⁺（用离子方程式表示）．
（4）X、Y、Z、W分别是HNO₃、NH₄NO₃、NaOH、NaNO₂四种强电解质中的一种．下表是常温下浓度均为0.01mol•L^-1的X、Y、Z、W溶液的pH．

0.01mol•L-1的溶液	X	Y	Z	W
pH	12	2	8.5	4.5

将X、Y、Z各1mol同时溶于水中制得混合溶液，则混合溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（5）N₂O₅是一种新型绿色硝化剂，其制备可以用硼氢化钠燃料电池作电源，采用电解法制备得到N₂O₅，工作原理如图．则硼氢化钠燃料电池的负极反应式为BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）已知平衡常数K_350℃＜K_300℃，说明升高温度平衡逆向移动，则该反应是放热反应；根据方程式可知逆反应方向的△S＞0，△G=△H-T•△S＜0反应自发进行；
（2）A．扩大容器体积，压强减小，平衡向逆反应方向移动，但NO₂的浓度仍然比原来小；
B．恒温恒容下，再充入2molNO₂和1molO₂，则相当于增大压强，平衡向正反应方向进行；
C．在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此密度始终是不变的；
D．平衡常数只与温度有关系，正反应是放热反应，因此如果该反应的平衡常数增大，则一定是降低了温度；
（3）①A．常温下，亚硝酸钠溶液的pH＞7，这说明酸根水解，溶液显碱性，所以亚硝酸是弱酸；
B．亚硝酸能和NaOH发生中和反应是酸的通性；
C．用亚硝酸溶液做导电性实验，灯泡很暗，由于没有对比试验，因此不能判断亚硝酸是弱酸；
D．常温下，将pH=3的亚硝酸溶液稀释10倍，pH＜4，这说明在稀释过程中亚硝酸又电离出氢离子，即存在电离平衡；
②a．H₂O能电离出氢离子，属于酸，同时也能结合氢离子变为H₃O⁺；
b．NO₂^-只能结合氢离子；
c．H₂NCH₂COOH能电离出氢离子，也能结合氢离子；
d．H₂PO₄^-能电离出氢离子，也能结合氢离子；
e．H₂S只能电离出氢离子，属于酸；
③Na₂HPO₄溶液与足量的CaCl₂溶液反应生成磷酸钙沉淀和氯化氢，因此溶液显酸性；
（4）根据表中数据可知X是NaOH，Y是HNO₃，W是NH₄NO₃，Z是NaNO₂．将X、Y、Z各1mol•L^-1同时溶于水中制得混合溶液，其中硝酸和氢氧化钠恰好反应生成硝酸钠和水，即混合溶液是硝酸钠和亚硝酸钠形成的混合溶液，且二者的浓度相等，亚硝酸根水解，溶液显碱性；
（5）原电池中负极失去电子，发生氧化反应，则硼氢化钠在负极放电，根据装置图可判断氢氧根参与负极反应生成BO₂^-与H₂O．

解答 解：（1）已知平衡常数K_350℃＜K_300℃，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，因此则该反应是放热反应；根据方程式可知逆反应方向的△S＞0，因此根据△G=△H-T•△S可知常温下，该反应能逆向自发进行，
故答案为：放热；逆反应方向的△S＞0；
（2）A．扩大容器体积，压强减小，平衡向逆反应方向移动，但NO₂的浓度仍然比原来小，因此混合气体颜色变浅，故A错误；
B．恒温恒容下，再充入2molNO₂和1molO₂，则相当于增大压强，平衡向正反应方向进行，因此再次达到平衡时NO₂转化率增大，故B正确；
C．密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此密度始终是不变的，则不能根据密度判断反应是否得到平衡状态，故C错误；
D．平衡常数只与温度有关系，正反应是放热反应，因此如果该反应的平衡常数增大，则一定是降低了温度，故D正确，
故选：BD；
（3）①A．常温下，亚硝酸钠溶液的pH＞7，这说明酸根水解，溶液显碱性，所以亚硝酸是弱酸，故A正确；
B．亚硝酸能和NaOH发生中和反应是酸的通性，不能说明亚硝酸是弱酸，故B错误；
C．用亚硝酸溶液做导电性实验，灯泡很暗，由于没有对比试验，因此不能判断亚硝酸是弱酸，故C错误；
D．常温下，将pH=3的亚硝酸溶液稀释10倍，pH＜4，这说明在稀释过程中亚硝酸又电离出氢离子，即存在电离平衡，所以是弱酸，故D正确，
故选：AD；
②a．H₂O能电离出氢离子，属于酸，同时也能结合氢离子变为H₃O⁺，所以水是两性物质，故a正确；
b．NO₂^-只能结合氢离子，属于碱，故b错误；
c．H₂NCH₂COOH能电离出氢离子，也能结合氢离子，属于两性物质，故c正确；
d．H₂PO₄^-能电离出氢离子，也能结合氢离子，属于两性物质，故d正确；
e．H₂S只能电离出氢离子，属于酸，故e错误，
故选：acd；
③Na₂HPO₄溶液与足量的CaCl₂溶液反应生成磷酸钙沉淀和氯化氢，因此溶液显酸性，反应的离子方程式为：3Ca²⁺+2HPO₄^2-=Ca₃（PO₄）₂↓+2H⁺，
故答案为：3Ca²⁺+2HPO₄^2-=Ca₃（PO₄）₂↓+2H⁺；
（4）根据表中数据可知X是NaOH，Y是HNO₃，W是NH₄NO₃，Z是NaNO₂．将X、Y、Z各1mol•L^-1同时溶于水中制得混合溶液，其中硝酸和氢氧化钠恰好反应生成硝酸钠和水，即混合溶液是硝酸钠和亚硝酸钠形成的混合溶液，且二者的浓度相等，亚硝酸根水解，溶液显碱性，所以混合溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为：c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（5）原电池中负极失去电子，发生氧化反应，则硼氢化钠在负极放电，根据装置图可判断氢氧根参与负极反应，因此硼氢化钠燃料电池的负极反应式为：BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O，
故答案为：BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O．

点评 本题考查化学平衡常数、化学平衡影响因素、反应自发性、弱电解质、盐类水解、原电池等，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，难度中等．