2.N2H4(肼)可作用制藥的原料,也可作火箭的燃料.(1)肼能與酸反應(yīng).N2H6Cl2溶液呈弱酸性,在水中存在如下反應(yīng):
①N2H62++H2O?N2H5++H3O+平衡常數(shù)K1
②N2H5++H2O?N2H4+H3O+平衡常數(shù)K2
相同溫度下,上述平衡常數(shù)K2<K1,其主要原因是第一步水解生成的H3O+對(duì)第二步水解有抑制作用.
(2)工業(yè)上,可用次氯酸鈉與氨反應(yīng)制備肼,副產(chǎn)物對(duì)環(huán)境友好,寫(xiě)出化學(xué)方程式NaClO+2NH3=NaCl+N2H4+H2O.
(3)肼在催化劑作用下分解只產(chǎn)生兩種氣體,其中一種氣體能使紅色石蕊試紙變藍(lán)色.
在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),平衡體系中肼氣體的體積分?jǐn)?shù)與溫度關(guān)系如圖1所示.
該反應(yīng)的正反應(yīng)△H>0(填:<、>或=,下同);P2<P1
(4)已知熱化學(xué)反應(yīng)方程式:
反應(yīng)I:N2H4(g)?N2(g)+2H2(g)△H1;
反應(yīng)II:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H2
①△H1>△H2(填:<、>或=)
②7N2H4(g)?8NH3(g)+3N2(g)+2H2(g)△H
△H=7△H1+4△H2(用△H1、△H2表示).
③向1L恒容密閉容器中充入0.1mol N2H4,在30℃、Ni-Pt催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)I,測(cè)得混合物體系中,$\frac{n(N2)+n(H2)}{n(N2H4)}$(用y表示)與時(shí)間的關(guān)系如圖2所示.
0~4.0min時(shí)間內(nèi)H2的平均生成速率υ(H2)=0.025mol•L-1•min-1;該溫度下,反應(yīng)I的平衡常數(shù)K=0.01.
(5)肼還可以制備堿性燃料電池,氧化產(chǎn)物為穩(wěn)定的對(duì)環(huán)境友好的物質(zhì).該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O;若以肼-空氣堿性燃料電池為電源,以NiSO4溶液為電鍍液,在金屬器具上鍍鎳,開(kāi)始兩極質(zhì)量相等,當(dāng)兩極質(zhì)量之差為1.18g時(shí),至少消耗肼的質(zhì)量為0.16g.

分析 (1)第一步水解生成的H3O+對(duì)第二步水解有抑制作用,第一步水解為主;
(2)次氯酸鈉的還原產(chǎn)物為氯化鈉,不是氯氣,還有水生成,氯化鈉、水對(duì)環(huán)境都友好,結(jié)合原子守恒配平書(shū)寫(xiě)得到化學(xué)方程式;
(3)從圖象看出,升高溫度,平衡體系中肼氣體的體積分?jǐn)?shù)降低,則平衡正向移動(dòng),說(shuō)明正方向是吸熱反應(yīng);肼在催化劑作用下分解只產(chǎn)生兩種氣體,其中一種氣體能使紅色石蕊試紙變藍(lán)色,則方程式為:3N2H4$\stackrel{催化劑}{?}$4NH3+N2,增大壓強(qiáng),平衡向左移動(dòng),N2H4體積分?jǐn)?shù)增大,故P1大于P2;
(4)①反應(yīng)I是吸熱反應(yīng),反應(yīng)II是放熱反應(yīng);
②根據(jù)蓋斯定律知,反應(yīng)I×7+反應(yīng)II×4=反應(yīng)III;
③設(shè)平衡時(shí)n(N2)=a,n(H2)=2a,
n(N2H4)=0.1 mol-a,則:3a=3.0×(0.1 mol-a),a=0.05 mol,
υ(H2)=$\frac{△c}{△t}$,K=$\frac{c({N}_{2})×{c}^{2}({H}_{2})}{c({N}_{2}{H}_{4})}$計(jì)算;
(5)N2H4/空氣在堿溶液中構(gòu)成電池,N2H4在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),O2在正極上發(fā)生還原反應(yīng),負(fù)極的電極反應(yīng)式為N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O,鍍鎳時(shí)陰極的反應(yīng)式為Ni2++2e-=Ni,鎳的相對(duì)原子質(zhì)量為59,陽(yáng)極為純鎳,陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Ni-2e-=Ni2+,根據(jù)得失電子守恒建立關(guān)系計(jì)算.

解答 解:(1)相同溫度下,上述平衡常數(shù)K2<K1,其主要原因是第一步水解生成的H3O+對(duì)第二步水解有抑制作用,第一步水解為主,
故答案為:第一步水解生成的H3O+對(duì)第二步水解有抑制作用;
(2)次氯酸鈉的還原產(chǎn)物為氯化鈉,不是氯氣,還有水生成,氯化鈉、水對(duì)環(huán)境都友好,化學(xué)方程式為:NaClO+2NH3=NaCl+N2H4+H2O,
故答案為:NaClO+2NH3=NaCl+N2H4+H2O;
(3)從圖象看出,升高溫度,平衡體系中肼氣體的體積分?jǐn)?shù)降低,則平衡正向移動(dòng),說(shuō)明正方向是吸熱反應(yīng);肼在催化劑作用下分解只產(chǎn)生兩種氣體,其中一種氣體能使紅色石蕊試紙變藍(lán)色,則方程式為:3N2H4$\stackrel{催化劑}{?}$4NH3+N2,增大壓強(qiáng),平衡向左移動(dòng),N2H4體積分?jǐn)?shù)增大,故P1大于P2
故答案為:>;<;
(4)①反應(yīng)I是吸熱反應(yīng),△H1>0,反應(yīng)II是放熱反應(yīng),△H2<0,則△H1>△H2,
故答案為:>;
②反應(yīng)I:N2H4(g)?N2(g)+2H2(g)△H1
反應(yīng)II:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H2
反應(yīng)III:7N2H4(g)?8NH3(g)+3N2(g)+2H2(g)△H
根據(jù)蓋斯定律知,反應(yīng)I×7+反應(yīng)II×4=反應(yīng)III,△H=7△H1+4△H2,
故答案為:7△H1+4△H2;
③設(shè)平衡時(shí)n(N2)=a,n(H2)=2a,
n(N2H4)=0.1 mol-a,則:3a=3.0×(0.1 mol-a),a=0.05 mol.
υ(H2)=$\frac{0.05mol×2}{1L×4min}$=0.025mol/(L•min),K=$\frac{c({N}_{2})×{c}^{2}({H}_{2})}{c({N}_{2}{H}_{4})}$=$\frac{\frac{0.05}{1}×(\frac{0.05×2}{1})^{2}}{0.1-0.05}$=0.01,
故答案為:0.025;0.01;
(5)N2H4/空氣在堿溶液中構(gòu)成電池,N2H4在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),O2在正極上發(fā)生還原反應(yīng),負(fù)極的電極反應(yīng)式為N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O,
鍍鎳時(shí)陰極的反應(yīng)式為Ni2++2e-=Ni,鎳的相對(duì)原子質(zhì)量為59,陽(yáng)極為純鎳,陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Ni-2e-=Ni2+,設(shè)至少消耗N2H4的物質(zhì)的量為n,由電子守恒知,陰極質(zhì)量與陽(yáng)極質(zhì)量之差為[2n-(-2n)]×59g/mol=1.18g,n=0.005mol,m(N2H4)=0.005mol×32g/mol=0.16g,
故答案為:N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O;0.16.

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合,涉及反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、平衡移動(dòng)、蓋斯定律以及電化學(xué)等知識(shí),題目難度中等,注意把握影響平衡移動(dòng)的因素以及平衡移動(dòng)方向的判斷.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:推斷題

12.有機(jī)物DBP常用作纖維素樹(shù)脂和聚氯乙烯的增塑劑,特別適用于硝酸纖維素涂料.具有優(yōu)良的溶解性、分散性和粘著性.由有機(jī)物A和鄰二甲苯為原料可以合成DBP.

已知:①

③烴A是有機(jī)合成的重要原料.A的質(zhì)譜圖最大$\frac{m}{z}$為42,紅外光譜表明分子中含有碳碳雙鍵;B能發(fā)生銀鏡反應(yīng);有機(jī)物C的核磁共振氫譜顯示其分子中含有5種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子,且個(gè)數(shù)之比為3:2:2:2:l.
回答下列問(wèn)題:
(1)A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH=CH2;A在一定條件下生成聚合物的化學(xué)方程式為n CH3CH=CH2 $\stackrel{引發(fā)劑}{→}$
(2)D中的含氧官能團(tuán)是羧基.有機(jī)物D和足量有機(jī)物C反應(yīng)生成DBP的化學(xué)方程式是
(3)下列說(shuō)法正確的是AC (選填序號(hào)字母).
A.A能發(fā)生聚合反應(yīng)、加成反應(yīng)和氧化反應(yīng)
B.與C互為同分異構(gòu)體,且含有相同官能團(tuán)的有機(jī)物有2種
C.鄰二甲苯能氧化生成D說(shuō)明有機(jī)物分子中基團(tuán)之間存在影響
D.1mol DBP可與含4mol NaOH的溶液完全反應(yīng)
(4)工業(yè)上常用有機(jī)物E(C8H4O3)代替D生產(chǎn)DBP.反應(yīng)分為兩步進(jìn)行:
(Ⅰ)E+C$\stackrel{濃硫酸}{→}$中間產(chǎn)物         
(Ⅱ)中間產(chǎn)物+C $\stackrel{濃硫酸}{→}$DBP+H2O
①請(qǐng)猜測(cè)E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
②工業(yè)上生產(chǎn)有機(jī)物E的反應(yīng)如下:2X+9O2$→_{390℃}^{催化劑}$2E+4CO2+4H2O,芳香烴X的一溴代物只有兩種.X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:推斷題

13.下列反應(yīng)中A-F是中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)化合物,且A、B、E、F均含有相同的一種金屬元素,G是一種常見(jiàn)單質(zhì).
①A(固體)$\stackrel{加熱}{→}$B+C+D
②C+E→B+G;
③D+E→F+G
④A(溶液)+F(溶液)→B(溶液)+D
⑤B(溶液)+C+D→A(溶液)
(1)寫(xiě)出A的俗名小蘇打,C的結(jié)構(gòu)式O=C=O,E的電子式
(2)寫(xiě)出反應(yīng)④⑤的離子方程式:
④HCO3-+OH-═CO32-+H2O,⑤CO32-+CO2+H2O═2HCO3-
(3)向盛有約1g的B的固體試管中滴入幾滴水,振蕩觀察現(xiàn)象為白色粉末變成白色晶體,且試管底部變熱.
(4)等物質(zhì)的量濃度的A和B的稀溶液的pH值A(chǔ)<B(填“>”“=”或“<”).
(5)在反應(yīng)②中當(dāng)有1 mol E發(fā)生反應(yīng)時(shí)電子轉(zhuǎn)移的個(gè)數(shù)是NA

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:推斷題

10.A、B、C、D、E、F是中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)的六種單質(zhì),原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素,其中D、E是固體,其余均為氣體.圖中其他物質(zhì)均為化合物,六種元素都不在同一主族.
(1)寫(xiě)出下列物質(zhì)的名稱(chēng):甲氧化鋁,乙偏鋁酸鈉.
(2)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)室制取F的化學(xué)方程式MnO2+4HCl(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+2H2O+Cl2↑,檢驗(yàn)F收集滿(mǎn)的方法將濕潤(rùn)的KI淀粉試紙放在集氣瓶口,試紙變藍(lán)證明氯氣收集滿(mǎn).
(3)Y和CuO的反應(yīng)方程式2NH3+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N2+3H2O.
(4)寫(xiě)出乙和過(guò)量CO2反應(yīng)的離子方程式AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
(5)D和E形成原電池的兩個(gè)電極,NaOH溶液是電解質(zhì)溶液.E的一極為原電池的負(fù)極極,該極的電極反應(yīng)式為Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O.
(6)73 g X與足量的NaOH溶液反應(yīng)放熱Q kJ,寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=-0.5Q kJ/mol.
(7)D的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的Ksp=1.8×10-11,該物質(zhì)的溶液中,要使D離子 的濃度降至1.8×10-9 mol/L,25℃時(shí)溶液的pH應(yīng)調(diào)至13.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:推斷題

17.工業(yè)上合成a-萜品醇G的路線之一如下:

已知:
R-OH+HBr→H2O→R-Br+H2O
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)F中所含官能團(tuán)的名稱(chēng)是酯基;B→C的反應(yīng)類(lèi)型為取代反應(yīng).
(2)A的核磁共振氫譜有4個(gè)吸收峰,面積比為1:1:4:4.
(3)寫(xiě)出C→D轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式
(4)寫(xiě)出B在一定條件下聚合成高分子化合物的化學(xué)方程式
(5)G可以與H2O催化加成得到化合物H,請(qǐng)寫(xiě)出H可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式(寫(xiě)一種即可)
(6)寫(xiě)出同時(shí)滿(mǎn)足下列條件的E的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
①只有3種環(huán)境的氫原子    ②能發(fā)生銀鏡反應(yīng)    ③分子中含六元環(huán).

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

4.對(duì)于平衡體系:aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(s)△H<0,下列判斷中正確的是( 。
A.若(a+b)<(c+d),則反應(yīng)一定能自發(fā)向右進(jìn)行
B.若從正反應(yīng)開(kāi)始,起始時(shí)A、B的物質(zhì)的量之比為a:b,則平衡時(shí)A、B的轉(zhuǎn)化率之比也為a:b
C.若a+b=c+d,在平衡體系中共有氣體m mol,再向其中充入n mol B,則達(dá)到平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量大于(m+n)mol
D.若a+b=c,則對(duì)于體積不變的容器,升高溫度,平衡向左移動(dòng),容器中氣體的壓強(qiáng)增大

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

11.溴化碘(IBr)的化學(xué)性質(zhì)類(lèi)似于鹵素單質(zhì),試回答下列問(wèn)題:
(1)溴化碘的電子式是,它是由極性共價(jià)鍵形成的極性分子.
(2)溴化碘和水反應(yīng)生成了一種三原子分子,該分子的電子式為,寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式IBr+H2O=HBr+HIO.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

8.硝基苯是重要的精細(xì)化工原料,是醫(yī)藥和染料的中間體,還可做有機(jī)溶劑.制備硝基苯的過(guò)程如下:
①配制混酸:組裝如圖反應(yīng)裝置.取100 mL燒杯,用20 mL濃硫酸與濃硝酸18 mL配制混和酸,加入漏斗中.把18 mL苯加入三頸燒瓶中.
②向室溫下的苯中逐滴加入混酸,邊滴邊攪拌,混和均勻.
③在50-60℃下發(fā)生反應(yīng),直至反應(yīng)結(jié)束.
④除去混和酸后,粗產(chǎn)品依次用蒸餾水和10%Na2CO3溶液洗滌,最后再用蒸餾水洗滌得到粗產(chǎn)品.
已知(1)+HNO3(濃)$→_{98%濃H_{2}SO_{4}}^{50-60℃}$+H2O

(2)可能用到的有關(guān)數(shù)據(jù)列表如下
物質(zhì)熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃密度(20℃)/g•cm-3溶解性
5.5800.88微溶于水
硝基苯5.7210.91.205難溶于水
1,3-二硝基苯893011.57微溶于水
濃硝酸831.4易溶于水
濃硫酸3381.84易溶于水
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)配置混酸應(yīng)先在燒杯中先加入濃硝酸.
(2)恒壓滴液漏斗的優(yōu)點(diǎn)是可以保持漏斗內(nèi)壓強(qiáng)與發(fā)生器內(nèi)壓強(qiáng)相等,使漏斗內(nèi)液體能順利流下.
(3)實(shí)驗(yàn)裝置中長(zhǎng)玻璃管可用冷凝管(球形冷凝管或直行冷凝管均可)代替(填儀器名稱(chēng)).
(4)反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)品在液體的下層(填“上”或者“下”),分離混酸和產(chǎn)品的操作方法為分液.
(5)用10%Na2CO3溶液洗滌之后再用蒸餾水洗滌時(shí),怎樣驗(yàn)證液體已洗凈?取最后一次洗滌液,向溶液中加入氯化鈣,無(wú)沉淀生成,說(shuō)明已洗凈.
(6)為了得到更純凈的硝基苯,還須先向液體中加入氯化鈣除去水,然后蒸餾,最終得到17.5g硝基苯,則硝基苯的產(chǎn)率為70%(保留兩位有效數(shù)字).若加熱后,發(fā)現(xiàn)未加沸石,應(yīng)采取的操作是停止加熱,待冷卻后加入.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

9.下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.含有共價(jià)鍵的化合物一定是共價(jià)化合物
B.所有物質(zhì)之間均存在化學(xué)鍵
C.由非金屬元素可以組成離子化合物
D.不同元素組成的多原子分子里的化學(xué)鍵一定為極性鍵

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