Question

Ⅰ．施萊辛（Schlesinger）等人提出可用NaBH₄與水反應制氫氣：BH₄^-+2H₂O═BO₂^-+4H₂↑（反應實質為水電離出來的H⁺被還原）．研究表明，該反應生成H₂的速率受外界條件影響．下表為pH和溫度對NaBH₄半衰期的影響（半衰期是指反應過程中，某物質的濃度降低到初始濃度一半時所需的時間）．

體系 pH	不同溫度下NaBH4的半衰期（min）
	0℃	25℃	50℃	75℃
8	4.32×100	6.19×10-1	8.64×10-2	1.22×10-2
10	4.32×102	6.19×101	8.64×100	1.22×100
12	4.32×104	6.19×103	8.64×102	1.22×102
14	4.32×106	6.19×105	8.64×104	1.22×104

（1）已知NaBH₄與水反應后所得溶液顯堿性，用離子方程式表示出溶液顯堿性的原因

 

，溶液中各離子濃度大小關系為

 

．
（2）從上表可知，溫度對NaBH₄與水反應速率產生怎樣的影響？

 

．
（3）反應體系的pH為何會對NaBH₄與水反應的反應速率產生影響？

 

．
Ⅱ．肼（N₂H₄）又稱聯(lián)氨，常溫下是一種無色油狀液體，沸點為113.5℃．肼和氧氣在不同溫度和催化劑條件下生成不同產物（如圖）：
溫度較低時主要發(fā)生反應①：N₂H₄+O₂?N₂+2H₂O
溫度較高時主要發(fā)生反應②：N₂H₄+2O₂?2NO+2H₂O
不考慮其他反應，完成下列天空：
（4）若反應①在250℃時的平衡常數(shù)K₁，350℃時的平衡常數(shù)為K₂，則K₁

 

K₂（填“＞”、“＜”或“=”）．
（5）反應②在1100℃時達到平衡后，下列措施中能使容器中

n(NO)

n(O2)

增大的有

 

（填字母序號）．
A．恒容條件下，充入He氣          B．增大容器體積
C．恒容條件下，充入N₂H₄          D．使用催化劑
（6）若將n mol肼和2n mol O₂充入某容積n L的剛性容器中，在800℃和一定壓強、合適催化劑的作用下，反應①和②同時達到平衡，實驗測得N₂的產率為x，NO的產率為y，則該條件下反應②的平衡常數(shù)K=

 

（用x、y的代數(shù)式表示，不必化簡）．

Answer 1

考點：探究影響化學反應速率的因素,化學平衡的影響因素,化學平衡的計算

專題：實驗設計題,化學平衡專題

分析：（1）依據(jù)NaBH₄與水反應制氫氣：BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑，反應生成的鹽溶液BO₂^-在溶液中水解顯堿性分析判斷溶液中離子濃度大小；
（2）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，隨溫度升高體系半衰期縮短，反應速率加快；
（3）分析圖表數(shù)據(jù)可知PH增大，半衰期增長，反應速率減慢；
（4）根據(jù)圖象中氮氣的產率變化可知，若反應①從250℃變?yōu)?50℃，產率增多，平衡常數(shù)增大，則K₁＜K₂；
（5）A．恒容條件下，充入He氣，反應體系中個反應物及生成物的濃度均不變，平衡不移動，

n(NO)

n(O2)

不變；   
B．增大容器體積，相當于減壓，平衡右移，

n(NO)

n(O2)

增大；
C．恒容條件下，充入N₂H₄，平衡右移，

n(NO)

n(O2)

增大；
D．使用催化劑，平衡不移動，

n(NO)

n(O2)

不變；
（6）若將n mol肼和2n mol O₂充入某容積n L的剛性容器中，則二者的起始濃度分別為1mol/L、2mol/L，
根據(jù)實驗測得N₂的產率為x，NO的產率為y，可知氮氣的平衡濃度為x，NO的平衡濃度為2y，
      ①N₂H₄+O₂?N₂+2H₂O
轉化濃度 x   x   x  2x  
    ②：N₂H₄+2O₂?2NO+2H₂O
轉化濃度 y   2y   2y    2y
平衡濃度：c（N₂H₄）=（1-x-y）mol/L，c（O₂）=（2-x-2y）mol/L，c（NO）=2ymol/L，c（H₂O）=（2x+2y）mol/L，
則該條件下反應②的平衡常數(shù)K=

(2x+2y)2(2y)2

(1-x-y)(2-x-2y)2

．

解答： 解：（1）NaBH₄與水反應制氫氣：BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑，反應生成的鹽溶液BO₂^-在溶液中水解顯堿性，溶液中離子濃度大小為c（Na⁺）＞c（BO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑，c（Na⁺）＞c（BO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（2）圖表數(shù)據(jù)分析，隨溫度升高體系半衰期縮短，反應速率加快，故答案為：溫度越大，反應速率越大；
（3）NaBH₄與水反應制氫氣：BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑，反應實質為水電離出來的H⁺被還原，圖表數(shù)據(jù)可知PH增大，半衰期增長，反應速率減慢，體系堿性越強，水電離出來的H⁺濃度越低，因而反應速率越慢，
故答案為：體系堿性越強，水電離出來的H⁺濃度越低，因而反應速率越慢；
（4）根據(jù)圖象中氮氣的產率變化可知，若反應①從250℃變?yōu)?50℃，產率增多，平衡常數(shù)增大，則K₁＜K₂，故答案為：＜．
（5）A．恒容條件下，充入He氣，反應體系中個反應物及生成物的濃度均不變，平衡不移動，

n(NO)

n(O2)

不變；   
B．增大容器體積，相當于減壓，平衡右移，

n(NO)

n(O2)

增大；
C．恒容條件下，充入N₂H₄，平衡右移，

n(NO)

n(O2)

增大；
D．使用催化劑，平衡不移動，

n(NO)

n(O2)

不變；
故答案為：BC；
（6）若將n mol肼和2n mol O₂充入某容積n L的剛性容器中，則二者的起始濃度分別為1mol/L、2mol/L，
根據(jù)實驗測得N₂的產率為x，NO的產率為y，可知氮氣的平衡濃度為x，NO的平衡濃度為2y，
      ①N₂H₄+O₂?N₂+2H₂O
轉化濃度 x   x   x  2x  
    ②：N₂H₄+2O₂?2NO+2H₂O
轉化濃度 y   2y   2y    2y
平衡濃度：c（N₂H₄）=（1-x-y）mol/L，c（O₂）=（2-x-2y）mol/L，c（NO）=2ymol/L，c（H₂O）=（2x+2y）mol/L，
則該條件下反應②的平衡常數(shù)K=

(2x+2y)2(2y)2

(1-x-y)(2-x-2y)2

，故答案為：

(2x+2y)2(2y)2

(1-x-y)(2-x-2y)2

．

點評：本題考查了影響化學反應速率和化學平衡的因素、平衡常數(shù)的計算等，題干信息的應用和分析判斷是解題關鍵，題目難度中等．