Question

肼(N₂H₄)是一种高能燃料，在工业生产中用途广泛。

（1）肼(N₂H₄)也可与NO₂发生反应，产物均不污染环境。请写出反应方程式：____________________。

（2）肼性质与氨气相似，易溶于水，可发生如下电离过程：

N₂H₄ + H₂O N₂H₅⁺ + OH^-    I           N₂H₅⁺ +H₂O N₂H₆²⁺ + OH^-   II

① 常温下，某浓度N₂H₆Cl₂溶液的pH为4，则该溶液中由水电离产生的c(H⁺)为__________。

② 已知在相同条件下过程I的进行程度大于N₂H₅⁺的水解程度。常温下，若0.2 mol/L N₂H₄溶液与0.1 mol/L HCl溶液等体积混合，则此时溶液呈_________性，溶液中N₂H₅⁺、Cl^-、OH^-、H⁺、N₂H₄浓度由大到小的顺序为___________________。

（3）肼和氧气在不同温度和催化剂条件下生成不同产物（如图）：

温度较低时主要发生反应a：N₂H₄(g)+O₂(g)N₂(g)+2H₂O(g)

温度较高时主要发生反应b：N₂H₄(g)+2O₂(g)2NO(g)+2H₂O(g)

①若反应b在1000℃时的平衡常数为K₁，1100℃时的平衡常数为K₂，则K₁__________K₂。（填“>”、“<”或“=”）

②某温度下，容积固定的密闭容器中，下列描述可说明反应a达到平衡的是_______________。

A．v(N₂)=v(N₂H₄)

B．c(N₂H₄):c(O₂):c(N₂)=1:1:1

C．混合气体的密度不再改变

D．体系的压强不再发生变化

E．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化

③1000℃，反应b达到平衡时，下列措施能使容器中变大的是_______。

A．恒容条件下充入He  B．增大容器体积  C．恒容条件下下充入N₂H₄  D．使用催化剂

Answer

2N2H4 + 2NO2 =3N2+ 4H2O 1×10-4 mol/L 碱性 c(N2H5+)>c(Cl–)> c(N2H4) >c(OH–)>c(H+) > DE BC

【解析】(1) 肼(N2H4)也可与NO2发生反应，产物均不污染环境，因此生成物是氮气和水，反应的方程式为2N2H4 + 2NO2 =3N2+ 4H2O。（2）①常温下，某浓度N2H6C12溶液的pH为4，由题意可知：在溶液中c(H+)=10-4mol/L，就是水电离产生的H+。则该溶液中由水电离产生的c(H+)为10-4mol/L。②常温下，若0.2mol/L N2H4溶液与0.1 mol/L HCl溶液等体积混合，得到的是N2H5Cl与N2H4等浓度、等体积的混合溶液，由于在相同条件下过程I的进行程度大于N2H5+的水解程度，所以c(N2H5+)>c(Cl–)，水解使溶液显碱性，所以c(OH–)>c(H+)，盐的电离作用远大于盐电离产生的离子的水解作用，所以c(Cl–)>c(OH–)，离子浓度关系是：c(N2H5+)>c(Cl–)> c(N2H4) >c(OH–)>c(H+)。（3）①由图像可知在温度高于900℃时，温度越高，达到平衡时NO的含量就越小。即升高温度，平衡逆向移动。反应b在1000℃时的平衡常数为K1，1100℃时的平衡常数为K2，所以K1>K2。②A．由于在反应方程式中氮气与肼的系数相同，所以在任何时候都存在：v(N2) = v(N2H4)，因此不能说明反应达到平衡，A错误。B．在方程式中这三种物质的系数相同，所以在任何时刻都存在关系：c(N2H4): c(O2):c( N2) = 1:1:1 ，因此不能说明反应达到平衡，B错误。C．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，所以密度不再发生变化，不能说明反应达到平衡状态，C错误。D．由于该反应是反应前后气体体积不等的可逆反应，所以体系的压强不再发生变化，证明反应达到了平衡状态，D正确；E．由于反应前后气体的质量不变，若混合气体的平均相对分子质量不再发生变化，就证明混合气体的物质的量不变，则该反应达到平衡状态，E正确。答案选DE。③1000℃，反应b达到平衡时，能使容器中大，即使化学平衡正向移动。A．恒容条件下，充入He，由于反应混合物各组分的浓度不变，因此平衡不发生移动，A错误；B．增大容器体积，容器内气体的压强减小促使化学平衡正向移动， 大，B正确；C．恒容条件下，充人N2H4，即增大反应物的浓度，根据平衡移动原理，增大反应物的浓度，平衡正向移动， 大，C正确；D．使用催化剂能够加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间，但是平衡不发生移动，因此不变，D错误。答案选BC。