Question

氮元素的化合物应用十分广泛。请回答：

（1）火箭燃料液态偏二甲肼（C₂H₈N₂）是用液态N₂O₄作氧化剂，二者反应放出大量的热，生成无毒、无污染的气体和水。已知室温下，1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，则该反应的热化学方程式为                         。

（2）298 K时，在2L固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO₂(g)N₂O₄(g) ΔH＝-a kJ·mol^－1 (a>0) 。N₂O₄的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时，N₂O₄的浓度为NO₂的2倍，回答下列问题：

①298k时，该反应的平衡常数为      L·mol^－1（精确到0.01）。

②下列情况不是处于平衡状态的是       ：

A.混合气体的密度保持不变；  

B.混合气体的颜色不再变化；  

C.气压恒定时

③若反应在398K进行，某时刻测得n(NO₂)=0.6 moln(N₂O₄)=1.2mol，则此时V_（正）    V_（逆）（填“>”、“<”或“=”）。

（3）NH₄HSO₄在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100 mL 0.1 mol·L^－1NH₄HSO₄溶液中滴加0.1 mol·L^－1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。试分析图中a、b、c、d、e五个点。

①b点时，溶液中发生水解反应的离子是______；

②在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序            。

③d、e点对应溶液中，水电离程度大小关系是d       e（填“>”、“<”或“=”）。

Answer

（1）C2H8N2(l)＋2N2O4(l)＝2CO2(g)＋3N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2550 kJ/mol（2分）

（2）①6.67 （2分） ②A（2分） ③< （2分）

（3）①NH4+ （2分） ②c(Na＋)>c(SO42－)>c(NH4+)>c(OH－)＝c(H＋)（2分） ③>（2分）

【解析】

试题分析：（1）火箭燃料液态偏二甲肼（C2H8N2）是用液态N2O4作氧化剂，二者反应放出大量的热，生成无毒、无污染的气体和水。已知室温下，1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，则1mol燃料即60g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ×60＝2550kJ，因此该反应的热化学方程式为C2H8N2(l)＋2N2O4(l)＝2CO2(g)＋3N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2550 kJ/mol。

（2）①根据图像可知平衡时N2O4的浓度是0.6mol/L，298k时，达平衡时，N2O4的浓度为NO2的2倍，即NO2的浓度是0.3mol/L。根据化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值可知，该反应的平衡常数＝L·mol－1（精确到0.01）。

②在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。A.密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，即密度始终是不变的，因此混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态；B.气体的颜色与浓度有关系，则混合气体的颜色不再变化，说明NO2的浓度不再发生变化，因此反应达到平衡状态；C.正反应是体积减小的可逆反应，则压强是减小的，所以气压恒定时说明反应达到平衡状态，答案选A。

③若反应在398K进行，某时刻测得n(NO2)=0.6 mol，n(N2O4)=1.2mol，浓度分别是0.3mol/L和0.6mol/L，此时浓度熵是。由于正反应是放热反应，升高温度平衡常数减小，所以此时反应向逆反应方向进行，则V（正）＜V（逆）。

（3）向100 mL 0.1 mol·L－1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L－1NaOH溶液，氢氧化钠首先中和氢离子，然后再与铵根反应生成一水合氨。

①b点时消耗100ml氢氧化钠，此时恰好中和氢离子，则溶液中发生水解反应的离子是铵根；

②在c点pH＝7，溶液显中性，这说明溶液中铵根还没有完全转化为一水合氨，则溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序为c(Na＋)>c(SO42－)>c(NH4+)>c(OH－)＝c(H＋)。

③d、e点分别消耗氢氧化钠溶液的体积是150ml和200ml，这说明d点铵根过量，铵根水解促进水的电离。e点铵根恰好完全转化为一水合氨，一水合氨抑制水的电离，则对应溶液中，水电离程度大小关系是d＞e。

考点：考查热化学方程式、外界条件对平衡状态影响、平衡状态判断与计算以及中和滴定曲线分析与应用