Question

2．含氮的化合物广泛存在于自然界，是一类非常重要的化合物．回答下列有关问题：
（1）在一定条件下：2N₂（g）+6H₂O（g）=4NH₃（g）+3O₂（g）．已知该反应的相关的化学键键能数据如表一：
表一：

化学键	N≡N	H-O	N-H	O=O
E/（kJ/mol）	946	463	391	496

则该反应的△H=+1268KJ/mol．
（2）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已知在不同温度下测得N₂O₅的物质的量随时间的变化如图1所示．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，再充入2molNO₂和1molO₂，再次达到平衡时NO₂转化率增大
C．恒温恒容，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）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2．则硼氢化钠燃料电池的负极反应式为BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O．
（4）X、Y、Z、W分别是HNO₃、NH₄NO₃、NaOH、NaNO₂四种强电解质中的一种．上表二是常温下浓度均为0.01mol/L的X、Y、Z、W溶液的pH．将X、Y、Z各1mol同时溶于水中得到混合溶液，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⁺）．
表二：

.01mol/L 的溶液	X	Y	Z	W
pH	12	2	8.5	4.5

（5）氮的氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时，涉及如下反应：
Ⅰ：2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）  K₁
Ⅱ：2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）  K₂
①4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常数K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$（用K₁、K₂表示）
②在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl₂，10min时反应Ⅱ达到平衡．测得10min内v（ClNO）=7.5×10^-3mol/（L•min），则平衡时NO的转化率α_1=75%；其他条件不变，反应Ⅱ在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α_2＞α₁（填“＞”“＜”或“=”）

Answer 1

分析 （1）旧键断裂吸收的能量减去新键生成释放的能量值即为反应热，1molN₂含有1molN≡N，1molH_2°含有2molH-O，1molNH₃含有3molN-H，依据△H=反应物的总键能-生成物的总键能进行计算；
（2）①由图1可知，温度Ⅰ＜Ⅱ，再结合温度升高时N₂O₅的物质量变化，判断温度升高时平衡移动方向，△H-T△S＜0时，反应能够自发进行；
②A．扩大容器体积，平衡逆向移动，但各组分浓度都减小；
B．恒温恒容下，再充入2molNO₂和1molO₂，相当于加压，平衡正向移动；
C．容器体积不变，气体质量不变；
D．正反应放热，降温平衡正向移动；
（3）由图2可知，原电池工作时Na⁺向正极移动，则原电池的左侧为负极，BH₄^-在碱性条件发生氧化反应生成BO₂^-；
（4）X、Y、Z各1mol•L^-1同时溶于水中制得混合溶液，溶液中的溶质为等物质的量浓度的硝酸钠和亚硝酸钠，亚硝酸钠能水解而使溶液呈碱性，则c（OH^-）＞c（H⁺），钠离子和硝酸根离子都不水解，但盐类水解较微弱，所以离子浓度大小关系是c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（5）①已知：Ⅰ：2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g），
Ⅱ：2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），
根据盖斯定律Ⅰ×2-Ⅱ可得：4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g），则该反应平衡常数为①的平衡常数平方与②的商；
②测得10min内v（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1，则△n（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1×10min×2L=0.15mol，由方程式计算参加反应NO、氯气的物质的量，进而计算平衡时氯气的物质的量、NO的转化率；
正反应为气体物质的量减小的反应，恒温恒容下条件下，到达平衡时压强比起始压强小，其他条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，等效为在恒温恒容下的平衡基础上增大压强，平衡正向移动．

解答 解：（1）2N₂（g）+6H₂O（g）=4NH₃（g）+3O₂（g），△H=反应物的总键能-生成物的总键能=2×946KJ/mol+12×463KJ/mol-12×391KJ/mol-3×496KJ/mol=+1268KJ/mol，
故答案为：+1268；
（2）①由图1可知，温度Ⅱ＞Ⅰ，升高温度时升高时N₂O₅的物质量减小，说明平衡逆向移动，说明正反应放热；该反应的正反应放热，则逆反应吸热，△H＞0，若逆反应能够自发进行，则其，△H-T△S＜0，必须要△S＞0，故答案为：逆反应方向的△S＞0；
②A．扩大容器体积，无论平衡怎样移动，各组分浓度都减小，混合气体颜色变浅，故A错误；
B．与开始加入比例相同加入反应物，平衡正向移动，反应物转化率增大，故B正确；
C．容器中气体密度始终不变，所以密度不变不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D．降温平衡正向移动，化学平衡常数增大，故D正确；
故答案为：BD；
（3）由图2可知，硼氢化钠燃料电池的左侧为负极，BH₄^-在碱性条件发生氧化反应生成BO₂^-，电极反应式为：BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O，故答案为：BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O；
（4）X、Y、Z各1mol•L^-1同时溶于水中制得混合溶液，溶液中的溶质为等物质的量浓度的硝酸钠和亚硝酸钠，亚硝酸钠能水解而使溶液呈碱性，则c（OH^-）＞c（H⁺），钠离子和硝酸根离子都不水解，但盐类水解较微弱，所以离子浓度大小关系是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）2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g） K₁ △H＜0 （I）
 2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g） K₂ △H＜0 （II）
根据盖斯定律，Ⅰ×2-Ⅱ可得：4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g），则该反应平衡常数K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$，故答案为：$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$；
（2）测得10min内v（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1，则△n（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1×10min×2L=0.15mol，
由方程式可知，参加反应氯气的物质的量为0.15mol×$\frac{1}{2}$=0.075mol，故平衡时氯气的物质的量为0.1mol-0.075mol=0.025mol；
参加反应NO物质的量为0.15mol，则NO的转化率为$\frac{0.15mol}{0.2mol}$×100%=75%；
正反应为气体物质的量减小的反应，恒温恒容下条件下，到达平衡时压强比起始压强小，其他条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，等效为在恒温恒容下的平衡基础上增大压强，平衡正向移动，NO转化率增大，故转化率α₂＞α₁；
故答案为：75%；＞．

点评 本题侧重化学反应速率、化学平衡常数、平衡影响因素、化学反应热量计算、电化学知识、盐类水解以及离子浓度大小比较的全面考查，题目难度中等，能很好地考查学生的分析能力、化学平衡影响和反应速率影响因素及电化学知识的综合理解和运用，明确离子浓度的比较方法及燃料电池发生的电极反应和化学平衡移动原理是解答本题的关键．