Question

4．碳、氮的化合物在工农业生产中应用广泛．
（1）在一定条件下，联氨（N₂H₄）与H₂O₂反应生成N₂和H₂O．反应过程中的能量变化如图所示．该反应属于放热反应．（填写“吸热反应”或“放热反应”）．
甲胺（CH₃NH₂）在水溶液中发生反应：CH₃NH₂+H₂O?CH₃NH₂．H₂O?CH₃CH₃⁺+OH^-，
CH₃NH₃Cl溶液中离子浓度的大小顺序为c（Cl^-）＞c（CH₃NH₃⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（2）工业上可采用CO与H₂合成甲醇，反应方程式为：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0
T₁℃时，在容积为2L的两个密闭容器中充入CO、H₂进行实验，反应过程中部分数据如下表所示：

序号	实验条件	反应时间	CO（g）/mol	H2（g）/mol	CH3OH（g）/mol
实验Ⅰ	恒温恒容	0min	2	4	0
		10min		2.8
		20min	1
实验Ⅱ	绝热恒容	0min	2	4	0

①实验I前10min内的平均反应速率v（H₂）=0.06mol•L^-1•min^-1．
②对于实验I，20min时反应达平衡，其它条件不变，若向容器中再充入0.1molCO（g）和0.2mol CH₃OH（g），则平衡逆向移动（填“正向”、“逆向”或“不”）；若将温度变为T₂℃，再次达到平衡时CH₃OH的物质的量为1.2mol，则CO的转化率为60%．
③实验I、Ⅱ均达到平衡时，平衡常数K_I＞K_Ⅱ（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）T℃时，将碳酸钡加入Na₂SO₄溶液中，沉淀发生转化，写出反应的离子方程式BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）．反应后过滤，所得滤液呈碱性（填写“碱性”、“酸性”或“中性”）．

Answer 1

分析 （1）由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，反应为放热反应；
CH₃NH₃Cl完全电离得到CH₃NH₃⁺、Cl^-，溶液中CH₃NH₃⁺离子水解，溶液呈酸性；
（2）①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（H₂）；
②根据浓度商Qc与平衡常数相对大小判断平衡移动方向；
根据平衡时甲醇的物质的量变化计算参加反应CO的物质的量，进而计算CO转化率；
③实验I为恒温条件，实验Ⅱ为绝热条件，正反应为放热反应，随反应进行实验Ⅱ中温度升高，升高温度，平衡向逆反应移动；
（3）碳酸钡与硫酸钠反应转化为硫酸钡沉淀，同时生成碳酸钠；滤液中含有碳酸钠，碳酸根水解，溶液呈碱性．

解答 解：（1）由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，反应为放热反应；
CH₃NH₃Cl完全电离得到CH₃NH₃⁺、Cl^-，溶液中CH₃NH₃⁺离子水解，溶液呈酸性，溶液中离子浓度大小为：c（Cl^-）＞c（CH₃NH₃⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案为：放热反应；c（Cl^-）＞c（CH₃NH₃⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（2）①实验I前10min内的平均反应速率v（H₂）=$\frac{\frac{4mol-2.8mol}{2L}}{10min}$=0.06mol•L^-1•min^-1，
故答案为：0.06；
②对于实验I，20min时反应达平衡，其它条件不变，若向容器中再充入0.1molCO（g）和0.2mol CH₃OH（g），由表达式$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$可知，浓度商Qc＞平衡常数，故平衡向逆反应反应方向移动；
若将温度变为T₂℃，再次达到平衡时CH₃OH的物质的量为1.2mol，由方程式可知参加反应CO的物质的量为1.2mol，故CO转化率为$\frac{1.2mol}{2mol}$×100%=60%，
故答案为：逆向；60%；
③实验I为恒温条件，实验Ⅱ为绝热条件，正反应为放热反应，随反应进行实验Ⅱ中温度升高，升高温度，平衡向逆反应移动，故平衡常数平衡常数K_I＞K_Ⅱ，
故答案为：＞；
（3）碳酸钡与硫酸钠反应转化为硫酸钡沉淀，同时生成碳酸钠，反应离子方程式为：BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq），滤液中含有碳酸钠，碳酸根水解，溶液呈碱性，
故答案为：BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）；碱性．

点评 本题比较综合，涉及吸热反应与放热反应、离子浓度大小比较、反应速率计算、化学平衡应用、化学平衡计算、难溶电解质溶解平衡等，属于拼合型题目，难度中等．