题目内容

(11分)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,1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ,该反应的热化学方程式为 。

(2)298 K时,在固定体积的密闭容器中,发生可逆反应:2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-a kJ·mol-1 (a>0) 。N2O4的物质的量浓度随时间变化如图。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)=0.3 mol·mol-1,n(N2O4)=0.6 mol·mol-1,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100 mL 0.1 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1NaOH溶液,得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。

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 。

(1)C2H8N2(l)+2N2O4(l)=2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(l) ΔH=-2550 kJ·mol-1 (2分)

(2) ①6.67 (2分) ② a(2分) ③ < (2分) (3)①NH4+ (1分)

②c(Na+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-)=c(H+)(2分,前面不等式顺序正确1分,后面等号正确1分)

【解析】

试题分析:(1)已知室温下,1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ,则1mol燃料完全燃烧释放出的热量是42.5kJ×60=2550kJ,所以该反应的热化学方程式为C2H8N2(l)+2N2O4(l)=2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(l) ΔH=-2550 kJ·mol-1。

(2)①根据图像可知平衡时N2O4的浓度是0.6mol/L,由于达平衡时,N2O4的浓度为NO2的2倍,则NO2浓度是0.3mol/L,所以该温度下平衡常数K=。

②在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。a、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,因此密度始终不变,即混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态,a正确;b、颜色深浅和浓度有关系,所以混合气体的颜色不再变化发生说明反应达到平衡状态,b错误;c、正方应是体积减小的可逆反应,因此压强是减小的,当气压恒定时可以说明反应达到平衡状态,c错误,答案选a。

③某时刻测得n(NO2)=0.3 mol·mol-1,n(N2O4)=0.6 mol·mol-1,则此时浓度商=。正方应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向进行,平衡常数减小,所以此时浓度商大于平衡常数,则反应向逆反应方向进行,即正反应速率小于逆反应速率。

(3)①b点加入的氢氧化钠是100ml,恰好与溶液中的氢离子中和,因此所得溶液是硫酸钠和硫酸铵的混合液,则水解的离子是NH4+。

②c点氢氧化钠溶液的体积小于150ml而大于100ml,这说明所得溶液是硫酸钠、硫酸铵以及氨水的混合液。pH=7溶液显中性,则溶液中离子浓度大小关系为c(Na+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-)=c(H+)。

考点:考查热化学方程式书写、平衡状态判断、计算以及溶液中离子浓度大小比较

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