Question

【题目】联氨(N2H4)和次磷酸钠(NaH2PO2)都具有强还原性，都有着广泛的用途。

(1)已知：①N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-621.5 kJ·mol-1

②N2O4(l)=N2(g)+2O2(g) △H2=+204.3 kJ·mol-1

则火箭燃料的燃烧反应为2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g) △H=________。

(2)已知反应N2H4(g)+ 2Cl2(g)N2(g)+4HCl(g)，T°C时，向V L恒容密闭容器中加入2 mol N2H4(g)和4 mol Cl2(g)，测得Cl2和HCl的浓度随时间的关系如图所示。

①0~ 10 min内，用N2(g)表示的平均反应速率v(N2)=_____________。

②M点时，N2H4的转化率为_____________(精确到0.1)%。

③T °C时，达到平衡后再向该容器中加入1.2 mol N2H4(g)、0.4 molCl2(g)、0. 8 mol N2 (g)、1.2 mol HCl(g) ，此时平衡_________________(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。

(3)①次磷酸(H3PO2)是一元酸，常温下1.0 mol·L-1的NaH2PO2溶液pH为8，则次磷酸的Ka=________。

②用次磷酸钠通过电渗析法制备次磷酸.装置如图所示。交换膜A属于_________(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜，当电路中流过3.8528×105库仑电量时，制得次磷酸的物质的量为______(一个电子的电量为1.6×10- 19库仑，NA数值约为6. 02× 1023)。

Answer 1

【答案】-1038.7kJmol-1 0.06mol/(Lmin) 33.3 逆向移动 1.0×10-2 阳离子 4mol

【解析】

(1)根据盖斯定律，反应①×2+②即可得火箭燃料的燃烧反应2N2H4(1)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g)△H=(-621.5×2+204.3)kJmol-1=-1038.7kJmol-1，故答案为：-1038.7kJmol-1；

(2)根据图示，Cl2作为反应物，浓度减小，HCl作为生成物，浓度增大：
①△c(Cl2)=(2-0.8)mol/L=1.2mol/L，v(Cl2)==0.12mol/(Lmin)，根据反应速率与计量系数成正比可得v(N2)=v(Cl2)=0.06mol/(Lmin)，故答案为：0.06mol/(Lmin)；

②据图可知反应开始时c(Cl2)=2mol/L，投料为2 mol N2H4(g)和4 mol Cl2(g)，则开始时c(N2H4)=1mol/L，容器体积为2L，设M点N2H4的转化浓度为x mol/L，列三段式： ，M点Cl2和HCl的浓度相等，则2-2x=4x，解得x=mol/L，则N2H4的转化率为=33.3%，故答案为：33.3%；

③据图可知反应平衡时c(Cl2)=0.8mol/L，初始c(Cl2)=2mol/L，c(N2H4)=1mol/L，反应中消耗c(Cl2)=1.2mol/L，则根据反应的化学方程式N2H4(g)+ 2Cl2(g)N2(g)+4HCl(g)可知，消耗c(N2H4)=0.6mol/L，生成c(N2)=0.6mol/L，c(HCl)=2.4mol/L，所以平衡时各物质的浓度为c(Cl2)=0.8mol/L，c(N2H4)=1mol/L-0.6mol/L=0.4mol/L，c(N2)=0.6mol/L，c(HCl)=2.4mol/L，则该温度下的平衡常数K==77.76。平衡后再向该容器中加入1.2molN2H4(g)、0.4 mol Cl2(g)、0.8molN2(g)、1.2molHCl(g)，结合容器体积为2L可得各物质的浓度变为：c(Cl2)==1mol/L，c(N2H4)==1mol/L，c(N2)==1mol/L，c(HCl)==3mol/L，此时Qc==81>K，所以平衡逆向移动，故答案为：逆向移动；

(3)①次磷酸(H3PO2)是一元酸，H2PO2-水解的离子方程式为：H2PO2-+H2O=H3PO2+OH-，pH=8，则c(H+)=10-8mol/L，c(OH-)=c(H3PO2)=mol/L=10-6mol/L，c(H2PO2-)=(1.0-10-6)mol/L≈1mol/L，所以Ka==1.0×10-2，故答案为：1.0×10-2；

②根据图示可知，产品室产生次磷酸，则电极M应为阳极电解水中的OH-，剩余H+通过交换膜A移向产品室，所以交换膜A为阳离子交换膜。电路中流过3.8528×105库仑电量时，转移的电子的物质的量为=4mol，次磷酸根带一个单位的负电荷，氢离子带一个单位的正电荷，所以电解过程中每转移1mol电子就生成1mol次磷酸，则转移4mol电子时生成4mol次磷酸，故答案为：阳离子；4mol。