Question

偏二甲肼与N₂O₄是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：

(CH₃)₂NNH₂(l)+2N₂O₄(l)====2CO₂(g)+3N₂(g)+4H₂O(g)(Ⅰ)

（1）反应(Ⅰ)中氧化剂是________。

（2）火箭残骸中常见红棕色气体，原因为：

N₂O₄(g)2NO₂(g)(Ⅱ)

当温度升高时，气体颜色变深，则反应(Ⅱ)为______(填“吸热”或“放热”)反应。

（3）一定温度下，反应(Ⅱ)的焓变为ΔH。现将1 mol N₂O₄充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。

若在相同温度下，上述反应改在体积为1 L的恒容密闭容器中进行，平衡常数______________(填“增大”“不变”或“减小”)，反应3 s后NO₂的物质的量为0.6 mol，则0～3 s内的平均反应速率v(N₂O₄)=____________mol·L^-1·s^-1。

（4）NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃。25℃时，将amol 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bL氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中水的电离平衡将____(填“正向”“不”或“逆向”)移动，所滴加氨水的浓度为________mol·L^-1。(NH₃·H₂O的电离平衡常数取K_b=2×10^-5mol·L^-1)

Answer 1

【解析】（1）分析元素的化合价可知，氮元素的化合价由N₂O₄中的+4价，变成了生成物N₂中的0价，故可知N₂O₄为氧化剂。

（2）由温度升高时，红棕色加深，说明升温平衡向生成NO₂的方向移动，即该反应的正反应为吸热反应。

（3）作为化学平衡状态的标志，须由原来的“变量”变到“不变量”，方可说明，在恒压条件下，随着反应的进行生成NO₂，气体的总的物质的量不断增加，容器的体积增大，故密度变小，当密度不变时，可说明化学反应达到平衡状态，a正确；b图，作为反应热，ΔH只与这个化学方程式有关，是一个不变量，它不会随着反应“量”的变化而变化，b错误；c图，用化学反应速率判断可逆反应是否达到平衡状态时，一定是“异向”，且它们的反应速率之比等于化学计量数之比，故c错误；d图，当N₂O₄的转化率不变时，说明v(正)=v(逆)，反应达到了平衡状态，d正确。平衡常数是温度的函数，只受温度的影响，故温度不变，化学平衡常数不变。由题意可知，NO₂的化学反应速率，v(NO₂)=0.2 mol·L^-1·s^-1，由化学反应速率之比等于化学计量数之比，得出v(N₂O₄)=0.1 mol·L^-1·s^-1。

（4）NH₄NO₃溶液呈酸性，原因是N发生了水解反应，对应的水解方程式为：N+H₂ONH₃·H₂O+H⁺。滴加氨水后溶液由酸性变为中性，水的电离平衡向逆反应方向移动。由K_b==2×10^-5mol·L^-1，c(OH^-)=10^-7mol·L^-1，则c(N)=200c(NH₃·H₂O)，故n(N)=200n(NH₃·H₂O)，根据电荷守恒可知n(N)=n(N)，则溶液中n(N)+n(NH₃·H₂O)=a+，根据物料守恒，滴加氨水的物质的量浓度c=(a+-a)mol÷bL=mol·L^-1。

答案：（1）N₂O₄   （2）吸热   （3）a、d　不变　0.1

（4）N+H₂ONH₃·H₂O+H⁺　逆向