Question

2．含氮的化合物廣泛存在于自然界，是一類非常重要的化合物．回答下列有關(guān)問題：
（1）在一定條件下：2N₂（g）+6H₂O（g）=4NH₃（g）+3O₂（g）．已知該反應(yīng)的相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如表一：
表一：

化學(xué)鍵	N≡N	H-O	N-H	O=O
E/（kJ/mol）	946	463	391	496

則該反應(yīng)的△H=+1268KJ/mol．
（2）在恒容密閉容器中充入2molNO₂與1molO₂發(fā)生反應(yīng)如下：4NO₂（g）+O₂（g）?2N₂O₅（g）
①已知在不同溫度下測(cè)得N₂O₅的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖1所示．常溫下，該反應(yīng)能逆向自發(fā)進(jìn)行，原因是逆反應(yīng)方向的△S＞0．

②下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是BD．
A．?dāng)U大容器體積，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，混合氣體顏色變深
B．恒溫恒容，再充入2molNO₂和1molO₂，再次達(dá)到平衡時(shí)NO₂轉(zhuǎn)化率增大
C．恒溫恒容，當(dāng)容器內(nèi)的密度不再改變，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
D．若該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大，則一定是降低了溫度
（3）N₂O₅是一種新型綠色硝化劑，其制備可以用硼氫化鈉燃料電池作電源，采用電解法制備得到N₂O₅，工作原理如圖2．則硼氫化鈉燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O．
（4）X、Y、Z、W分別是HNO₃、NH₄NO₃、NaOH、NaNO₂四種強(qiáng)電解質(zhì)中的一種．上表二是常溫下濃度均為0.01mol/L的X、Y、Z、W溶液的pH．將X、Y、Z各1mol同時(shí)溶于水中得到混合溶液，則混合溶液中各離子的濃度由大到小的順序?yàn)閏（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
表二：

.01mol/L 的溶液	X	Y	Z	W
pH	12	2	8.5	4.5

（5）氮的氧化物與懸浮在大氣中的海鹽粒子相互作用時(shí)，涉及如下反應(yīng)：
Ⅰ：2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）  K₁
Ⅱ：2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）  K₂
①4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常數(shù)K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$（用K₁、K₂表示）
②在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2molNO和0.1molCl₂，10min時(shí)反應(yīng)Ⅱ達(dá)到平衡．測(cè)得10min內(nèi)v（ClNO）=7.5×10^-3mol/（L•min），則平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率α_1=75%；其他條件不變，反應(yīng)Ⅱ在恒壓條件下進(jìn)行，平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率α_2＞α₁（填“＞”“＜”或“=”）

Answer 1

分析 （1）舊鍵斷裂吸收的能量減去新鍵生成釋放的能量值即為反應(yīng)熱，1molN₂含有1molN≡N，1molH_2°含有2molH-O，1molNH₃含有3molN-H，依據(jù)△H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能進(jìn)行計(jì)算；
（2）①由圖1可知，溫度Ⅰ＜Ⅱ，再結(jié)合溫度升高時(shí)N₂O₅的物質(zhì)量變化，判斷溫度升高時(shí)平衡移動(dòng)方向，△H-T△S＜0時(shí)，反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行；
②A．?dāng)U大容器體積，平衡逆向移動(dòng)，但各組分濃度都減��；
B．恒溫恒容下，再充入2molNO₂和1molO₂，相當(dāng)于加壓，平衡正向移動(dòng)；
C．容器體積不變，氣體質(zhì)量不變；
D．正反應(yīng)放熱，降溫平衡正向移動(dòng)；
（3）由圖2可知，原電池工作時(shí)Na⁺向正極移動(dòng)，則原電池的左側(cè)為負(fù)極，BH₄^-在堿性條件發(fā)生氧化反應(yīng)生成BO₂^-；
（4）X、Y、Z各1mol•L^-1同時(shí)溶于水中制得混合溶液，溶液中的溶質(zhì)為等物質(zhì)的量濃度的硝酸鈉和亞硝酸鈉，亞硝酸鈉能水解而使溶液呈堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），鈉離子和硝酸根離子都不水解，但鹽類水解較微弱，所以離子濃度大小關(guān)系是c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（5）①已知：Ⅰ：2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g），
Ⅱ：2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），
根據(jù)蓋斯定律Ⅰ×2-Ⅱ可得：4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g），則該反應(yīng)平衡常數(shù)為①的平衡常數(shù)平方與②的商；
②測(cè)得10min內(nèi)v（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1，則△n（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1×10min×2L=0.15mol，由方程式計(jì)算參加反應(yīng)NO、氯氣的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算平衡時(shí)氯氣的物質(zhì)的量、NO的轉(zhuǎn)化率；
正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，恒溫恒容下條件下，到達(dá)平衡時(shí)壓強(qiáng)比起始?jí)簭?qiáng)小，其他條件保持不變，反應(yīng)（Ⅱ）在恒壓條件下進(jìn)行，等效為在恒溫恒容下的平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)．

解答 解：（1）2N₂（g）+6H₂O（g）=4NH₃（g）+3O₂（g），△H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能=2×946KJ/mol+12×463KJ/mol-12×391KJ/mol-3×496KJ/mol=+1268KJ/mol，
故答案為：+1268；
（2）①由圖1可知，溫度Ⅱ＞Ⅰ，升高溫度時(shí)升高時(shí)N₂O₅的物質(zhì)量減小，說明平衡逆向移動(dòng)，說明正反應(yīng)放熱；該反應(yīng)的正反應(yīng)放熱，則逆反應(yīng)吸熱，△H＞0，若逆反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則其，△H-T△S＜0，必須要△S＞0，故答案為：逆反應(yīng)方向的△S＞0；
②A．?dāng)U大容器體積，無論平衡怎樣移動(dòng)，各組分濃度都減小，混合氣體顏色變淺，故A錯(cuò)誤；
B．與開始加入比例相同加入反應(yīng)物，平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；
C．容器中氣體密度始終不變，所以密度不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D．降溫平衡正向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)增大，故D正確；
故答案為：BD；
（3）由圖2可知，硼氫化鈉燃料電池的左側(cè)為負(fù)極，BH₄^-在堿性條件發(fā)生氧化反應(yīng)生成BO₂^-，電極反應(yīng)式為：BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O，故答案為：BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O；
（4）X、Y、Z各1mol•L^-1同時(shí)溶于水中制得混合溶液，溶液中的溶質(zhì)為等物質(zhì)的量濃度的硝酸鈉和亞硝酸鈉，亞硝酸鈉能水解而使溶液呈堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），鈉離子和硝酸根離子都不水解，但鹽類水解較微弱，所以離子濃度大小關(guān)系是c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（5）2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g） K₁ △H＜0 （I）
 2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g） K₂ △H＜0 （II）
根據(jù)蓋斯定律，Ⅰ×2-Ⅱ可得：4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g），則該反應(yīng)平衡常數(shù)K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$，故答案為：$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$；
（2）測(cè)得10min內(nèi)v（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1，則△n（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1×10min×2L=0.15mol，
由方程式可知，參加反應(yīng)氯氣的物質(zhì)的量為0.15mol×$\frac{1}{2}$=0.075mol，故平衡時(shí)氯氣的物質(zhì)的量為0.1mol-0.075mol=0.025mol；
參加反應(yīng)NO物質(zhì)的量為0.15mol，則NO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.15mol}{0.2mol}$×100%=75%；
正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，恒溫恒容下條件下，到達(dá)平衡時(shí)壓強(qiáng)比起始?jí)簭?qiáng)小，其他條件保持不變，反應(yīng)（Ⅱ）在恒壓條件下進(jìn)行，等效為在恒溫恒容下的平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率增大，故轉(zhuǎn)化率α₂＞α₁；
故答案為：75%；＞．

點(diǎn)評(píng) 本題側(cè)重化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)、平衡影響因素、化學(xué)反應(yīng)熱量計(jì)算、電化學(xué)知識(shí)、鹽類水解以及離子濃度大小比較的全面考查，題目難度中等，能很好地考查學(xué)生的分析能力、化學(xué)平衡影響和反應(yīng)速率影響因素及電化學(xué)知識(shí)的綜合理解和運(yùn)用，明確離子濃度的比較方法及燃料電池發(fā)生的電極反應(yīng)和化學(xué)平衡移動(dòng)原理是解答本題的關(guān)鍵．