Question

【題目】氫疊氨酸(HN3)及其鹽(NaN3、NH4N3、CuN3等) 都具有爆炸性，最近南京理工大學(xué)胡丙成教授團(tuán)隊(duì)成功合成出PHAC，其化學(xué)式為(N3)3 (NH4)4Cl。回答問題：

(1) PHAC中“N3”的化合價(jià)為_____________，N2F2的電子式為_____________。

(2)汽車安全氣囊中NaN3可發(fā)生下列反應(yīng)：

NaN3(s)=Na(s)+N2(g) △H1

2NaN3(s)+CuO(s)=Na2O(s)+3N2(g)+Cu(s) △H2

則反應(yīng)CuO(s)+2Na(s)= Na2O(s)+ Cu(s) △H=_______(用△H1和△H2表示)

(3) 25℃，將1molNH4N3(s)投入一2L的恒容密閉容器中，0.5min后反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得生成的兩種單質(zhì)的物質(zhì)的量之和為1.6mol，則NH4N3的平衡轉(zhuǎn)化率為________，25℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=__________。

(4) 氫疊氨酸(HN3)易溶于水，且酸性與醋酸相近。

① HN3在水溶液中的電離方程式為_____________。

② 0.1mol·L-1的HN3溶液與0.1mol·L-1的NaN3等體積混合，混合溶液中各離子濃度有大到小的順序?yàn)?/span>_________________。

③ 已知T℃時(shí)，Ksp(CuN3)=5.0×10-9，Ksp(Cu2S)=2.5×10-48，則相同溫度下反應(yīng)：

Cu2S(s)+2N3-(aq) 2CuN3(s)+S2-(aq)的平衡常數(shù)K=_______________。

Answer 1

【答案】—1 H2 -2H1 40% 0.0256 HN3H++N3- c(N3-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-) 1.0×10-31

【解析】

(1)根據(jù)電中性原理計(jì)算(N3)3(NH4)4Cl中“N3”的化合價(jià)；根據(jù)原子最外層達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的規(guī)則畫出N2F2的電子式；

(2)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算所求反應(yīng)的焓變；

(3)NH4N3(s)發(fā)生反應(yīng)生成兩種單質(zhì)，應(yīng)為N2和H2，根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算原料的平衡轉(zhuǎn)化率，根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算該反應(yīng)在25℃時(shí)的平衡常數(shù)K的值；

(4)①HN3是疊氮酸，為弱電解質(zhì)，在水溶液中電離出H+和N3-，據(jù)此寫出電離方程式；

②疊氮酸酸性與醋酸相似，0.1mol/L的HN3溶液與0.1mol/L的NaN3等體積混合，溶液應(yīng)以HN3電離為主，溶液呈酸性，據(jù)此比較溶液中離子濃度的大�。�

③根據(jù)多重平衡規(guī)則計(jì)算反應(yīng)方程式的平衡常數(shù)。

(1)根據(jù)電中性原理計(jì)算化合價(jià)，PHAC的化學(xué)式為(N3)3 (NH4)4Cl，其中Cl顯-1價(jià)，NH4)顯+1價(jià)，則“N3”的化合價(jià)應(yīng)為-1價(jià)；原子最外層一般需達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則N2F2的電子式應(yīng)為：，故答案為：-1；；

(2)①NaN3(s)═Na(s)+N2(g)△H1，②2NaN3(s)+CuO(s)═Na2O(s)+3N2(g)+Cu(s)△H2，根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)CuO(s)+2Na(s)═Na2O(s)+Cu(s)可由②-2×①得到，則△H=△H2-2△H1，故答案為：△H2-2△H1；

(3)NH4N3(s)發(fā)生反應(yīng)生成兩種單質(zhì)，應(yīng)為N2和H2，則反應(yīng)方程式為：NH4N3(s)2N2(g)+2H2(g)。25℃，將1molNH4N3(s)投入一2L的恒容密閉容器中，0.5min后反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得生成的兩種單質(zhì)的物質(zhì)的量之和為1.6mol，生成的兩種單質(zhì)物質(zhì)的量相等，均為0.8mol，根據(jù)反應(yīng)方程式，分解的物質(zhì)的量為0.4mol，則平衡時(shí)NH4N3的物質(zhì)的量為0.6mol，所以原料的轉(zhuǎn)化率為α=×100%＝40%，容器體積為V=2L，則平衡時(shí)各組分濃度為：c(N2)=c(H2)==0.4mol/L，則25℃時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為K=c2(H2)c2(N2)=(0.4mol/L)2×(0.4mol/L)2=0.0256mol4/L4，故答案為：40%；0.0256mol4/L4；

(4)①氫疊氨酸(HN3)易溶于水，且酸性與醋酸相近，表明疊氮酸是弱電解質(zhì)，在水溶液中電離出H+和N3-，則HN3在水溶液中的電離方程式為：HN3H++N3-，故答案為：HN3H++N3-；

②疊氮酸酸性與醋酸相似，0.1mol/L的HN3溶液與0.1mol/L的NaN3等體積混合，溶液應(yīng)以HN3電離為主，溶液呈酸性，則溶液中c(N3-)＞c(Na+)，c(H+)＞c(OH-)，所以溶液中各離子濃度有大到小的順序?yàn)?/span> c(N3-)＞c(Na+)＞c(H+)＞c(OH-)，故答案為：c(N3-)＞c(Na+)＞c(H+)＞c(OH-)；

③Cu2S(s)+2N3-(aq)2CuN3(s)+S2-(aq)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為K== ===1.0×10-31，故答案為：1.0×10-31。