Question

5．化學(xué)反應(yīng)原理在生產(chǎn)和科研中有著重要的應(yīng)用，請(qǐng)利用相關(guān)知識(shí)回答下列問題．
（1）一定條件下在密閉容器中加入NH₄I發(fā)生反應(yīng)：
a．NH₄I（s）?NH₃（g）+HI（g）    b.2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）
則反應(yīng)a的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=[NH₃]•[HI]；達(dá)到平衡后，擴(kuò)大容器體積，反應(yīng)b的移動(dòng)方向不移動(dòng)（填正向、逆向或不移動(dòng)）
（2）氮元素的+4價(jià)氧化物有兩種，它們之間發(fā)生反應(yīng)：2NO₂?N₂O₄△H＜0，將一定量的NO₂充入注射器中后封口，圖1是在拉伸和壓縮注射器的過程中氣體透光率隨時(shí)間的變化（氣體顏色越深，透光率越小）．下列說法正確的是

A．b點(diǎn)的操作是壓縮注射器
B．c點(diǎn)與a點(diǎn)相比，c（NO₂）增大，c（N₂O₄）減小
C．若不忽略體系溫度變化，且沒有能量損失，則b、c兩點(diǎn)的平衡常數(shù)K_b＞K_c
D．d點(diǎn)：v（正）＞v（逆）
（3）利用反應(yīng)6NO₂+8NH₃═7N₂+12H₂O構(gòu)成原電池，能消除氮氧化物的排放，減輕環(huán)境污染，裝置如圖2所示．
①電極a為負(fù)極，其電極反應(yīng)式為2NH₃-6e^-+60H^-=N₂+6H₂O．
②當(dāng)有2.24LNO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）被處理時(shí)，轉(zhuǎn)移電子為0.4mol．
③為使電池持續(xù)放電，該離子交換膜需選用陰離子交換膜．
（4）使用硼氫化鈉（NaBH₄）為誘導(dǎo)劑，可使Co²⁺與肼（N₂H₄）在堿性條件下發(fā)生反應(yīng)，制得高純度納米鈷，該過程不產(chǎn)生有毒氣體．
①寫出該反應(yīng)的離子方程式2Co²⁺+N₂H₄+4OH^-=2Co↓+N₂↑+4H₂O．
②在納米鈷的催化作用下，肼（N₂H₄）可分解生成兩種氣體，其中一種氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)．若反應(yīng)在不同溫度下達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體中各組分的體積分?jǐn)?shù)如圖3所示，為抑制肼的分解，可采取的合理措施有降低反應(yīng)溫度 （任寫一種）．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{生成物濃度冪次方}{反應(yīng)物濃度冪次方}$，固體和純液體不列入；達(dá)到平衡后，擴(kuò)大容器體積，平衡向氣體 體積增大的方向移動(dòng)；
（2）該反應(yīng)是正反應(yīng)氣體體積減小的放熱反應(yīng)，壓強(qiáng)增大平衡雖正向移動(dòng)，但二氧化氮濃度增大，混合氣體顏色變深，壓強(qiáng)減小平衡逆向移動(dòng)，但二氧化氮濃度減小，混合氣體顏色變淺，據(jù)圖分析，b點(diǎn)開始是壓縮注射器的過程，氣體顏色變深，透光率變小，c點(diǎn)后的拐點(diǎn)是拉伸注射器的過程，氣體顏色變淺，透光率增大，據(jù)此分析；
（3）由反應(yīng)6NO₂+8NH₃═7N₂+12H₂O可知，反應(yīng)中NO₂為氧化劑，NH₃為還原劑，則A為負(fù)極，B為正極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，結(jié)合電解質(zhì)溶液呈堿性解答；
（4）①依據(jù)題意，反應(yīng)物為Co²⁺與肼（N₂H₄）、堿性條件下存在OH^-，生成物為：鈷單質(zhì)，據(jù)此得出Co的化合價(jià)降低，故N的化合價(jià)升高，只能為0價(jià)，即氮?dú)�，依�?jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒回答即可；
②由圖1得知：溫度越高，肼的百分含量越低，即分解的越快．

解答 解：（1）NH₄I為固態(tài)，不列入平衡常數(shù)表達(dá)式，所以其平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=[NH₃]•[HI]，反應(yīng)2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）前后氣體物質(zhì)的量不變，所以增大容器體積，平衡不移動(dòng)，故答案為：K=[NH₃]•[HI]；不移動(dòng)；
（2）A、b點(diǎn)開始是壓縮注射器的過程，氣體顏色變深，透光率變小，故A正確；
B、c點(diǎn)是壓縮注射器后的情況，二氧化氮和四氧化二氮的濃度都增大，故B錯(cuò)誤；
C、b點(diǎn)開始是壓縮注射器的過程，平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)放熱，導(dǎo)致T（b）＜T（c），升溫平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，所以K_b＞K_c，故C正確；
D、c點(diǎn)后的拐點(diǎn)是拉伸注射器的過程，d點(diǎn)是平衡向氣體體積增大的逆向移動(dòng)過程，所以v（逆）＞v（正），故D錯(cuò)誤；
故答案為：AC；
（3）①由反應(yīng)6NO₂+8NH₃═7N₂+12H₂O可知，反應(yīng)中NO₂為氧化劑，NH₃為還原劑，則a為負(fù)極，b為正極，負(fù)極電極方程式為2NH₃-6e^-+60H^-=N₂+6H₂O，
故答案為：負(fù)；2NH₃-6e^-+60H^-=N₂+6H₂O；
②當(dāng)有2.24L NO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）即0.1mol 被處理時(shí)，轉(zhuǎn)移電子為0.1mol×（4-0）=0.4mol，故答案為：0.4；
③原電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰離子交換膜，防止二氧化氮反應(yīng)生成硝酸鹽和亞硝酸鹽，導(dǎo)致原電池不能正常工作，
故答案為：陰離子；
（4）①依據(jù)題意，反應(yīng)物為Co²⁺與肼（N₂H₄）、堿性條件下存在OH^-，生成物為：鈷單質(zhì)，據(jù)此得出Co的化合價(jià)降低，故N的化合價(jià)升高，只能為0價(jià)，即氮?dú)�，�?jù)此得出還有水生成，氧化還原反應(yīng)中存在得失電子守恒以及元素守恒，故此反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為：2Co²⁺+N₂H₄+4OH^-=2Co↓+N₂↑+4H₂O，
故答案為：2Co²⁺+N₂H₄+4OH^-=2Co↓+N₂↑+4H₂O；
②由圖1可知，溫度越高，肼的體積分?jǐn)?shù)含量越低，故要抑制肼的分解，應(yīng)降低反應(yīng)溫度，故答案為：降低反應(yīng)溫度．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查的是平衡移動(dòng)、電極反應(yīng)式書寫、電解池反應(yīng)原理等，綜合性較強(qiáng)，難度較大，注意整理歸納．