Question

（16分）（2012?山东）偏二甲肼与N₂O₄是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：
（CH₃）₂NNH₂（l）+2N₂O₄（l）═2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O（g）　（Ⅰ）
（1）反应（Ⅰ）中氧化剂是　         　．
（2）火箭残骸中常现红棕色气体，原因为：N₂O₄（g）?2NO₂（g）　（Ⅱ）
当温度升高时，气体颜色变深，则反应（Ⅱ）为　        　（填“吸热”或“放热”）反应．
（3）一定温度下，反应（Ⅱ）的焓变为△H．现将1mol N₂O₄充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是　       　．若在相同温度下，上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行，平衡常数　    　（填“增大”“不变”或“减小”），反应3s后NO₂的物质的量为0.6mol，则0～3s内的平均反应速率v（N₂O₄）=　     　 mol/（L?s）^﹣1．
（4）NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃．25℃时，将a mol NH₄NO₃溶于水，溶液显酸性，原因是                   　（用离子方程式表示）．向该溶液滴加b L 氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中水的电离平衡将　      　（填“正向”“不”或“逆向”）移动，所滴加氨水的浓度为         mol?L^﹣1．（NH₃?H₂O的电离平衡常数取K_b=2×10^﹣5 mol?L^﹣1）

Answer 1

（1）N₂O₄（2）吸热（3）ad；不变；0.1（4）NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；逆向；

（1）依据化学反应前后元素化合价变化分析判断，元素化合价降低的物质做氧化剂；
（2）二氧化氮是红棕色气体，四氧化二氮气体是无色气体，依据平衡移动原理分析判断；升高温度，平衡向吸热反应方向移动；
（3）K=；化学平衡常数只与温度有关，与物质的浓度无关，根据v= 计算NO₂的化学反应速率，再根据同一反应中、同一时间段内反应速率之比等于计量数之比计算，得到四氧化二氮的反应速率v（N₂O₄）；
（4）依据铵根离子水解分析回答；依据同粒子效应，一水合氨对铵根离子水解起到抑制作用；依据一水合氨的电离平衡常数计算得到氨水浓度．
解：（1）反应（I）中，N₂O₄（l）中N元素得电子化合价降低，所以N₂O₄（l）是氧化剂，故答案为：N₂O₄；
（2）升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，当温度升高时，气体颜色变深，平衡向正反应方向移动，所以正反应是吸热反应，故答案为：吸热；
（3）一定温度下，反应（Ⅱ）的焓变为△H．现将1mol N₂O₄充入一恒压密闭容器中；
a、密度等于质量除以体积，平衡体系质量不变，反应体积增大，密度在反应过程中不变，说明反应达到平衡，故a符合；
b、反应的焓变和反应物与生成物能量总和之差计算，与平衡无关，故b不符合；
c、图象只表示正反应速率变化，不能证明正逆反应速率相同，故c不符合；
d、N₂O₄（l）转化率不变，证明反应达到平衡，故d符合；
示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是ad；K=，化学平衡常数只与温度有关，与物质的浓度无关，所以平衡常数K不变；v（NO₂）===0.2mol/L．s，则v（N₂O₄）=v（NO₂）=0.1mol/L．s；
故答案为：ad；不变；0.1；
（4）NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃．25℃时，将a mol NH₄NO₃溶于水，溶液显酸性，是因为铵根离子水解；反应的离子方程式为：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；加入氨水溶液抑制铵根离子水解，平衡逆向进行；将a mol NH₄NO₃溶于水，向该溶液滴加b L 氨水后溶液呈中性，依据电荷守恒计算可知，溶液中氢氧根离子浓度=10^﹣7mol/L，c（NH₄⁺）=c（NO₃^﹣）；NH₃?H₂O的电离平衡常数取K_b=2×10^﹣5 mol?L^﹣1，设混合后溶液体积为1L，（NH₄⁺）=c（NO₃^﹣）=amol/L；根据一水合氨电离平衡得到：NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^﹣，平衡常数K===2×10^﹣5 mol?L^﹣1，计算得到c（NH₃?H₂O）=mol/L，
故答案为：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；逆向；．
点评：本题考查了氧化还原反应的概念判断，化学平衡的影响因素分析，平衡标志的判断理解，平衡常数的影响因素和计算应用，化学反应速率的计算分析，弱电解质溶液中的电离平衡的计算应用，综合性较大．