Question

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(g)(Ⅰ)

（1）反應(Ⅰ)中氧化劑是________。

（2）火箭殘骸中常見紅棕色氣體，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______(填“吸熱”或“放熱”)反應。

（3）一定溫度下，反應(Ⅱ)的焓變?yōu)棣?i>H�，F將1 mol N₂O₄充入一恒壓密閉容器中，下列示意圖正確且能說明反應達到平衡狀態(tài)的是________。

若在相同溫度下，上述反應改在體積為1 L的恒容密閉容器中進行，平衡常數______________(填“增大”“不變”或“減小”)，反應3 s后NO₂的物質的量為0.6 mol，則0～3 s內的平均反應速率v(N₂O₄)=____________mol·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________(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水的電離平衡將____(填“正向”“不”或“逆向”)移動，所滴加氨水的濃度為________mol·L^-1。(NH₃·H₂O的電離平衡常數取K_b=2×10^-5mol·L^-1)

Answer 1

【解析】（1）分析元素的化合價可知，氮元素的化合價由N₂O₄中的+4價，變成了生成物N₂中的0價，故可知N₂O₄為氧化劑。

（2）由溫度升高時，紅棕色加深，說明升溫平衡向生成NO₂的方向移動，即該反應的正反應為吸熱反應。

（3）作為化學平衡狀態(tài)的標志，須由原來的“變量”變到“不變量”，方可說明，在恒壓條件下，隨著反應的進行生成NO₂，氣體的總的物質的量不斷增加，容器的體積增大，故密度變小，當密度不變時，可說明化學反應達到平衡狀態(tài)，a正確；b圖，作為反應熱，ΔH只與這個化學方程式有關，是一個不變量，它不會隨著反應“量”的變化而變化，b錯誤；c圖，用化學反應速率判斷可逆反應是否達到平衡狀態(tài)時，一定是“異向”，且它們的反應速率之比等于化學計量數之比，故c錯誤；d圖，當N₂O₄的轉化率不變時，說明v(正)=v(逆)，反應達到了平衡狀態(tài)，d正確。平衡常數是溫度的函數，只受溫度的影響，故溫度不變，化學平衡常數不變。由題意可知，NO₂的化學反應速率，v(NO₂)=0.2 mol·L^-1·s^-1，由化學反應速率之比等于化學計量數之比，得出v(N₂O₄)=0.1 mol·L^-1·s^-1。

（4）NH₄NO₃溶液呈酸性，原因是N發(fā)生了水解反應，對應的水解方程式為：N+H₂ONH₃·H₂O+H⁺。滴加氨水后溶液由酸性變?yōu)橹行�，水的電離平衡向逆反應方向移動。由K_b==2×10^-5mol·L^-1，c(OH^-)=10^-7mol·L^-1，則c(N)=200c(NH₃·H₂O)，故n(N)=200n(NH₃·H₂O)，根據電荷守恒可知n(N)=n(N)，則溶液中n(N)+n(NH₃·H₂O)=a+，根據物料守恒，滴加氨水的物質的量濃度c=(a+-a)mol÷bL=mol·L^-1。

答案：（1）N₂O₄   （2）吸熱   （3）a、d　不變　0.1

（4）N+H₂ONH₃·H₂O+H⁺　逆向