Question

11．偏二甲肼與N₂O₄ 是常用的火箭推進劑，二者發(fā)生如下化學反應：
（CH₃）₂NNH₂（l）+2N₂O₄（l）═2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O （l）    （Ⅰ）
（1）若將反應（Ⅰ）設計成原電池，則正極的電極反應式為N₂O₄+8H⁺+8e^-=N₂+4H₂O（酸性電解質(zhì)）．
（2）火箭殘骸中常現(xiàn)紅棕色氣體，原因為：N₂O₄（g）?2NO₂（g）  （Ⅱ）
當溫度升高時，氣體顏色變深，則反應（Ⅱ）為吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（3）一定溫度下，反應（Ⅱ）的焓變?yōu)椤鱄．現(xiàn)將1mol N₂O₄充入一恒壓密閉容器中，如圖示意圖正確且能說明反應達到平衡狀態(tài)的是ad．

若在相同溫度下，上述反應改在體積為1L的恒容密閉容器中進行，平衡常數(shù)不變（填“增大”“不變”或“減小”），反應3s后NO₂的物質(zhì)的量為0.6mol，則0～3s內(nèi)的平均反應速率v（N₂O₄）=0.1mol•L^-1•s^-1．
（4）NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃．25℃時，將amol NH₄NO₃溶于水，溶液顯酸性，原因是：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺（用離子方程式表示）．向該溶液滴加bL氨水后溶液呈中性，則滴加氨水的過程中的水的電離平衡將逆向（填“正向”“不”或“逆向”）移動，所滴加氨水的濃度為$\frac{a}{200b}$mol•L^-1．（NH_3•H₂O的電離平衡常數(shù)
K_b=2×10^-5 mol•L^-1）

Answer 1

分析 （1）依據(jù)化學方程式中元素化合價的變化分析，原電池的正極發(fā)生還原反應；
（2）升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動；
（3）根據(jù)達到平衡狀態(tài)，各組分濃度不變，正逆反應速率相等進行判斷；化學平衡常數(shù)只與溫度有關，與物質(zhì)的濃度無關；根據(jù)v（NO₂）=$\frac{△c}{△t}$計算NO₂的化學反應速率，再根據(jù)同一反應中、同一時間段內(nèi)反應速率之比等于計量數(shù)之比計算v（N₂O₄）；
（4）依據(jù)銨根離子水解分析回答；依據(jù)同粒子效應，一水合氨對銨根離子水解起到抑制作用；依據(jù)一水合氨的電離平衡常數(shù)計算得到氨水濃度．

解答 解：（1）反應（Ⅰ）中，N₂O₄（l）中N元素得電子化合價降低，N₂O₄（l）是氧化劑，發(fā)生還原反應，原電池正極發(fā)生還原反應，電極反應式為N₂O₄+8H⁺+8e^-=N₂+4H₂O
故答案為：N₂O₄+8H⁺+8e^-=N₂+4H₂O；
（2）升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動，當溫度升高時，氣體顏色變深，平衡向正反應方向移動，所以正反應是吸熱反應；
故答案為：吸熱；
（3）a、恒壓容器中混合氣體的質(zhì)量不變，體積不變，密度不變，平衡狀態(tài)下密度不變，密度改變，說明體積變化，平衡發(fā)生移動，能說明反應達到了平衡狀態(tài)，故a正確；
b、反應過程中，反應熱不會變化，不是變量，無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c、根據(jù)反應速率大小，無法判斷正逆反應速率是否相等，故c錯誤；
d、四氧化二氮的轉化率不變，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態(tài)，故d正確；
化學平衡常數(shù)只與溫度有關，與物質(zhì)的濃度無關，所以平衡常數(shù)K不變；
v（NO₂）═$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.6mol}{1L}}{3s}$=0.2mol/L•s，則v（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$v（NO₂）=0.1mol/（L•s）；
故答案為：ad；不變；0.1；
（3）NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃．25℃時，將a mol NH₄NO₃溶于水，溶液顯酸性，是因為銨根離子水解；反應的離子方程式為：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；加入氨水溶液抑制銨根離子水解，平衡逆向進行；將a mol NH₄NO₃溶于水，向該溶液滴加b L 氨水后溶液呈中性，依據(jù)電荷守恒計算可知，溶液中氫氧根離子濃度=10^-7mol/L，c（NH₄⁺）=c（NO₃^-）；NH₃•H₂O的電離平衡常數(shù)取K_b=2×10^-5 mol•L^-1，設混合后溶液體積為1L，（NH₄⁺）=c（NO₃^-）=amol/L；根據(jù)一水合氨電離平衡得到：NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，平衡常數(shù)K=$\frac{[N{{H}_{4}}^{+}]•[O{H}^{-}]}{[N{H}_{3}•{H}_{2}O]}$=$\frac{amol/L×1{0}^{-7}mol/L}{bL×[N{H}_{3}•{H}_{2}O]mol/L}$=2×10^-5 mol•L^-1，計算得到c（NH₃•H₂O）=$\frac{a}{200b}$mol/L，
故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；逆向；$\frac{a}{200b}$．

點評 本題考查了氧化還原反應的概念判斷，化學平衡的影響因素分析，平衡標志的判斷理解，平衡常數(shù)的影響因素和計算應用，化學反應速率的計算分析，弱電解質(zhì)溶液中的電離平衡的計算應用，綜合性較大．