Question

5．化学反应原理在生产和科研中有着重要的应用，请利用相关知识回答下列问题．
（1）一定条件下在密闭容器中加入NH₄I发生反应：
a．NH₄I（s）?NH₃（g）+HI（g）    b.2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）
则反应a的平衡常数表达式为K=[NH₃]•[HI]；达到平衡后，扩大容器体积，反应b的移动方向不移动（填正向、逆向或不移动）
（2）氮元素的+4价氧化物有两种，它们之间发生反应：2NO₂?N₂O₄△H＜0，将一定量的NO₂充入注射器中后封口，图1是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化（气体颜色越深，透光率越小）．下列说法正确的是

A．b点的操作是压缩注射器
B．c点与a点相比，c（NO₂）增大，c（N₂O₄）减小
C．若不忽略体系温度变化，且没有能量损失，则b、c两点的平衡常数K_b＞K_c
D．d点：v（正）＞v（逆）
（3）利用反应6NO₂+8NH₃═7N₂+12H₂O构成原电池，能消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，装置如图2所示．
①电极a为负极，其电极反应式为2NH₃-6e^-+60H^-=N₂+6H₂O．
②当有2.24LNO₂（标准状况下）被处理时，转移电子为0.4mol．
③为使电池持续放电，该离子交换膜需选用阴离子交换膜．
（4）使用硼氢化钠（NaBH₄）为诱导剂，可使Co²⁺与肼（N₂H₄）在碱性条件下发生反应，制得高纯度纳米钴，该过程不产生有毒气体．
①写出该反应的离子方程式2Co²⁺+N₂H₄+4OH^-=2Co↓+N₂↑+4H₂O．
②在纳米钴的催化作用下，肼（N₂H₄）可分解生成两种气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝．若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图3所示，为抑制肼的分解，可采取的合理措施有降低反应温度 （任写一种）．

Answer 1

分析 （1）化学平衡常数K=$\frac{生成物浓度幂次方}{反应物浓度幂次方}$，固体和纯液体不列入；达到平衡后，扩大容器体积，平衡向气体 体积增大的方向移动；
（2）该反应是正反应气体体积减小的放热反应，压强增大平衡虽正向移动，但二氧化氮浓度增大，混合气体颜色变深，压强减小平衡逆向移动，但二氧化氮浓度减小，混合气体颜色变浅，据图分析，b点开始是压缩注射器的过程，气体颜色变深，透光率变小，c点后的拐点是拉伸注射器的过程，气体颜色变浅，透光率增大，据此分析；
（3）由反应6NO₂+8NH₃═7N₂+12H₂O可知，反应中NO₂为氧化剂，NH₃为还原剂，则A为负极，B为正极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，结合电解质溶液呈碱性解答；
（4）①依据题意，反应物为Co²⁺与肼（N₂H₄）、碱性条件下存在OH^-，生成物为：钴单质，据此得出Co的化合价降低，故N的化合价升高，只能为0价，即氮气，依据氧化还原反应得失电子守恒回答即可；
②由图1得知：温度越高，肼的百分含量越低，即分解的越快．

解答 解：（1）NH₄I为固态，不列入平衡常数表达式，所以其平衡常数表达式为：K=[NH₃]•[HI]，反应2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）前后气体物质的量不变，所以增大容器体积，平衡不移动，故答案为：K=[NH₃]•[HI]；不移动；
（2）A、b点开始是压缩注射器的过程，气体颜色变深，透光率变小，故A正确；
B、c点是压缩注射器后的情况，二氧化氮和四氧化二氮的浓度都增大，故B错误；
C、b点开始是压缩注射器的过程，平衡正向移动，反应放热，导致T（b）＜T（c），升温平衡逆向移动，平衡常数减小，所以K_b＞K_c，故C正确；
D、c点后的拐点是拉伸注射器的过程，d点是平衡向气体体积增大的逆向移动过程，所以v（逆）＞v（正），故D错误；
故答案为：AC；
（3）①由反应6NO₂+8NH₃═7N₂+12H₂O可知，反应中NO₂为氧化剂，NH₃为还原剂，则a为负极，b为正极，负极电极方程式为2NH₃-6e^-+60H^-=N₂+6H₂O，
故答案为：负；2NH₃-6e^-+60H^-=N₂+6H₂O；
②当有2.24L NO₂（标准状况）即0.1mol 被处理时，转移电子为0.1mol×（4-0）=0.4mol，故答案为：0.4；
③原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，
故答案为：阴离子；
（4）①依据题意，反应物为Co²⁺与肼（N₂H₄）、碱性条件下存在OH^-，生成物为：钴单质，据此得出Co的化合价降低，故N的化合价升高，只能为0价，即氮气，据此得出还有水生成，氧化还原反应中存在得失电子守恒以及元素守恒，故此反应的离子反应方程式为：2Co²⁺+N₂H₄+4OH^-=2Co↓+N₂↑+4H₂O，
故答案为：2Co²⁺+N₂H₄+4OH^-=2Co↓+N₂↑+4H₂O；
②由图1可知，温度越高，肼的体积分数含量越低，故要抑制肼的分解，应降低反应温度，故答案为：降低反应温度．

点评 本题主要考查的是平衡移动、电极反应式书写、电解池反应原理等，综合性较强，难度较大，注意整理归纳．