Question

【题目】Ⅰ．施莱辛（Schlesinger）等人提出可用NaBH4与水反应制取氢气：BH4－ + 2H2O == BO2－ + 4H2↑（反应实质为水电离出来的H+被还原）。研究表明，该反应生成H2的速率受外界条件影响，下表为pH和温度对NaBH4半衰期的影响（半衰期是指反应过程中，某物质的浓度降低到初始浓度一半时所需的时间）。

体系 pH	不同温度下的半衰期（min）
	0℃	25℃	50℃	75℃
8	4.32×100	6.19×10－1	8.64×10－2	1.22×10－2
10	4.32×102	6.19×101	8.64×100	1.22×100
12	4.32×104	6.19×103	8.64×102	1.22×102
14	4.32×106	6.19×105	8.64×104	1.22×104

（1）已知NaBH4与水反应后所得溶液显碱性，用离子方程式表示出溶液显碱性的原因 ，溶液中各离子浓度大小关系为 。

（2）从上表可知，温度对NaBH4与水反应速率产生怎样的影响？ 。

（3）反应体系的pH为何会对NaBH4与水反应的反应速率产生影响？ 。

Ⅱ．肼（N2H4）又称联氨，常温下是一种无色油状液体，沸点为113.5℃。肼和氧气在不同温度和催化剂条件下生成不同产物（如图）。

温度较低时主要反应①：N2H4 + O2 N2 + 2H2O

温度较高时主要反应②：N2H4 + 2O2 2NO + 2H2O

不考虑其他反应，完成下列填空：

（4）若反应①在250℃时的平衡常数为K1，350℃时的平衡常数为K2，则K1 K2（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（5）反应于1100℃时达到平衡后，下列措施能使容器中增大的有 （填字母序号）。

A．恒容条件下，充入He气

B．增大容器体积

C．恒容条件下，充入N2H4

D．使用催化剂

（6）若将n mol肼和2n molO2充入某容积为n L的刚性容器中，在800℃和一定压强、合适催化剂的作用下，反应①和②同时达到平衡，实验测得N2的产率x，NO的产率为y，则该条件下反应②的平衡常数K= （用x、y的代数式表示，不必化简）。

Answer 1

【答案】

（1）BO2－ + 2H2O H3BO3 + OH－ （2分）

c（Na+）＞c（BO2－）＞c（OH－）＞c（H+） （2分）

（2）温度越高，反应速率越大 （2分）

（3）体系碱性越强，水电离出来的H+浓度越低，因而反应速率越小 （2分，合理答案均给分）

（4）＜ （2分）

（5）BC （2分）

（6） （3分）

【解析】

试题分析：

Ⅰ．（1）NaBH4与水反应制氢气：BH4－+2H2O==BO2－+4H2↑，生成的BO2－水解使溶液显碱性，故溶液中离子浓度大小为c（Na+）＞c（BO2－）＞c（OH－）＞c（H+）。

（2）从图表数据分析，相同pH条件下，随温度升高体系半衰期缩短，反应速率增大。

（3）NaBH4与水反应制氢气：BH4－+2H2O==BO2－+4H2↑，因为反应实质是水电离出来的H+被还原，所以随着pH增大，体系碱性越强，水电离出来的H+浓度越低，因而反应速率越慢；从表格中的数据也能看出，相同温度条件下，随着pH增大，半衰期延长，反应速率减慢。

Ⅱ．（4）从图像上看，温度低于400℃时，温度升高，N2产率增大，即平衡正向移动，平衡常数增大，所以K1＜K2；

（5）B、C两项，增大容器体积和恒容条件下充入N2H4都使平衡正向移动，所以增大，A、D两项，恒容条件下充入氦气和使用催化剂，都不能使平衡发生移动，所以不变；

（6）N2的理论产量为n mol，NO的理论产量2n mol，根据产率可算出平衡时n（N2）=nx mol、n（NO）=2ny mol，换算成浓度c（N2）=x mol·L－1、c（NO）=2y mol·L－1，用同样方法计算各物质的浓度如下：

N2H4 + O2 N2 + 2H2O N2H4 + 2O2 2NO + 2H2O

起始浓度（mol·L-1） 1 2 0 0 1 2 0 0

转化浓度（mol·L-1） x x x 2x y 2y 2y 2y

平衡浓度： c（N2H4）=（1－x－y） mol·L－1 c（O2）=（2－x－2y） mol·L－1

c（NO）=2y mol·L－1 c（H2O）=（2x+2y） mol·L－1

故反应②的平衡常数。