Question

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮元素的单质及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．
（1）已知肼（N₂H₄）是航空领域的常用燃料，可以与氧化剂NO₂反应生成氮气和水蒸气．且：
①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ?mol^-1
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ?mol^-1
请写出N₂H₄（g）与NO₂（g）反应生成N₂（g） 和H₂O（g）的热化学方程式：

 

．
（2）在固定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0
①该反应的平衡常数表达式：K=

 

②NH₃溶于水可配成氨水．溶液中离子浓度由大到小的顺序为

 

（3）对反应N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0，在温度分别为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图所示，下列说法正确的是

 

．
a．A、C两点的反应速率：A＞C
b．A、C两点NO₂的物质的量：A＞C
c．A、C两点N₂O₄的转化率：A＞C
d．由状态B到状态A，可以用加热的方法
（4）一定温度下，在1L密闭容器中充入1molN₂和3molH₂并发生反应．若容器容积恒定，10min达到平衡时，气体的总物质的量为原来的

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，则N₂的转化率a（N₂）=

 

．
（5）NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃．25℃时，将nmol NH₄NO₃溶于水，溶液显酸性，原因是

 

（用离子方程式表示）．向该溶液滴加VL氨水后溶液呈中性，则所滴加的氨水浓度为

 

mol?L^-1．（已知NH₃?H₂O 电离常数K_b=2×10^-5 mol?L^-1）

Answer 1

考点：化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,体积百分含量随温度、压强变化曲线,弱电解质在水溶液中的电离平衡,盐类水解的原理

专题：

分析：（1）依据题干热化学方程式和盖斯定律进行计算得到所需热化学方程式；
（2）①平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积；
②NH₃溶于水可配成氨水，存在化学平衡和电离平衡，NH₃+H₂O?NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，依据溶液中离子浓度大小比较得到；
（3）za、压强越大反应速率越快；
b、压强增大，平衡体系向着气体体积减小的方向进行；
c、根据A，C两点平衡体系中NO₂的体积分数和压强变化，结合平衡移动原理分析判断四氧化二氮的转化率；
d、温度升高，平衡体系向着吸热的方向进行．
（4）依据化学平衡三段式列式计算，结合转化率概念分析计算，气体压强之比等于气体物质的量之比；
（5）依据铵根离子水解分析回答；依据一水合氨的电离平衡常数等于离子平衡浓度除以溶质浓度，结合溶液呈中性，溶液中电荷守恒，得到铵根离子浓度计算得到氨水浓度．

解答： 解：（1）①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H₁=+67.7KJ/mol；
②N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534KJ/mol；
依据盖斯定律②×2-①得到，则肼与NO₂完全反应的热化学方程式为：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol
故答案为：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol；
（2）①化学反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0
平衡常数K=

c2(NH3)

c(N2)c2(H2)

；
故答案为：

c2(NH3)

c(N2)c2(H2)

；
②NH₃溶于水可配成氨水，存在化学平衡和电离平衡，NH₃+H₂O?NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，H₂O?OH^-+H⁺，溶液中离子浓度由大到小的顺序为c（OH^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）；
故答案为：c（OH^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）；
（3）对反应N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0，
a、压强越大反应速率越快，所以反应速率：A＜C，故a错误；
b、压强增大，平衡体系向着气体体积减小的方向进行，A、C两点NO₂的转化率：A＜C，故b正确；
c、A点NO₂的体积分数大于C点，A点压强小于C点，压强越大，平衡逆向进行，说明A、C两点N₂O₄的转化率，A＞C，故c正确；
d、压强不变，从T₁到T₂，平衡体系中NO₂的体积分数增大，所以平衡右移，T₁＜T₂，即反应是吸热反应，从B到状态A，压强不变，温度升高，可以用加热的方法，故d正确．
故选bcd；
（4）一定温度下，在1L密闭容器中充入1molN₂和3molH₂并发生反应．若容器容积恒定，10min达到平衡时，气体的总物质的量为原来的八分之七；设反应的氮气物质的量为x；
              N₂+3H₂=2NH₃
起始量（mol）  1   3   0
变化量（mol）  x   3x  2x
平衡量（mol）1-x   3-3x 2x
（1-x）+（3-3x）+2x=（1+3）×

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x=0.25mol
则N₂的转化率a（N₂）=25%；
故答案为：25%；
（5）NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃．25℃时，将a mol NH₄NO₃溶于水，溶液显酸性，是因为铵根离子水解；反应的离子方程式为：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；加入氨水溶液抑制铵根离子水解，平衡逆向进行；将a mol NH₄NO₃溶于水，向该溶液滴加V L 氨水后溶液呈中性，依据电荷守恒计算可知，溶液中氢氧根离子浓度=10^-7mol/L，c（NH₄⁺）=c（NO₃^-）；NH₃?H₂O的电离平衡常数取K_b=2×10^-5 mol?L^-1，设混合后溶液体积为1L，（NH₄⁺）=c（NO₃^-）=amol/L；根据一水合氨电离平衡得到：NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，平衡常数K=

c(NH4+)c(OH-)

c(NH3?H2O)

=

amol/L×10-7mol/L

VL×c(NH3?H2O)mol/L

=2×10^-5 mol?L^-1，计算得到c（NH₃?H₂O）=

a

200V

mol/L，
故答案为：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；

a

200V

；

点评：本题考查了热化学方程式书写和盖斯定律应用，化学平衡的影响因素分析，平衡常数的影响因素和计算应用，弱电解质溶液中的电离平衡的计算应用，综合性较大．