联氨(N2H4)是一种高能燃料，同时在工业中有着广泛用途。

1. 联氨(N₂H₄)是一种高能燃料，同时在工业中有着广泛用途。

(1) 已知：在一定温度下，由稳定态单质生成1mol某物质的焓变叫该物质的标准摩尔生成焓。如： $\text{[math]}$ N₂(g)+ $\text{[math]}$ H₂(g) $\text{[math]}$ NH₃(g) $\text{[math]}$ =-46.1 kJ/mol，则NH₃(g)标准摩尔生成焓为-46.1kJ/mol。下表为几种物质在298K 下的标准摩尔生成焓。

物质	N₂(g)	H₂(g)	O₂(g)	H₂O(l)	N₂H₄ (l)
标准摩尔生成焓/(kJ/mol)	0	0	0	-286.0	+50.6

据此，写出298K下，N₂H₄(l)燃烧热的热化学方程式。

(2) 常温下，在一真空容器中加入足量的N₂H₄BH₃(s)、N₂H₄(1)、H₂O(1)，发生如下反应：

反应i：N₂H₄BH₃(s)+3H₂O(l)=H₃BO₃(s )+N₂H(l)+3H₂(g) K_p1=1.0kPa³

反应ii：N₂H₄(1)=N₂(g)+2H₂(g) K_p2

(K_p为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)

达到平衡后测得容器内总压为 a kPa，据此回答：

①反应ii的K_p2=kPa³。

②温度不变，增大容器的体积，达到新平衡后，N₂的浓度会(填“变大”、“变小”或“不变”)。

③请在方框中画出反应ii的平衡常数K随温度(T)变化的关系图：。

(3) 联氨(N₂H₄) 为二元弱碱，电离方程式如下：

N₂H₄+H₂O $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ +OH^-

$\text{[math]}$ +H₂O $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ +OH^-

常温下，向20 mL 0.1 mol/L联氨盐酸盐(N₂H₆Cl₂)溶液中加入NaOH固体(忽略溶液体积的变化)。体系中各含氮粒子(N₂H₄、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ )的分布系数(δ)、NaOH 和N₂H₆Cl₂的物质的量之比( $\text{[math]}$ )与 pH 的变化关系如图所示

据此回答：

代表δ( $\text{[math]}$ )的曲线是 (填“L₁”、“L₂”或“L₃”)；联氨的第一步电离平衡常数K_b1=。

②写出L₄曲线中Q至R发生反应的离子方程式。

③根据图中信息，下列说法正确的是。

a．L₄曲线上任意点都存在：n( $\text{[math]}$ )+n( $\text{[math]}$ )+n(N₂H₄)=0.001mol

b．N点处2c( $\text{[math]}$ )=c(Cl^-)

c．M点处的pH=0.3

【考点】

盖斯定律及其应用; 化学平衡常数; 离子浓度大小的比较;

【答案】

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综合题困难

1. 在航天服、航天器、空间站等密闭系统中， $\text{[math]}$ 浓度过大，会导致呼吸急促、头晕头痛、昏迷甚至死亡，以下是清除 $\text{[math]}$ 的两种方式，据此回答下列问题：

(1) “ $\text{[math]}$ 反应”实现了 $\text{[math]}$ 甲烷化，科技人员基于该反应设计如图过程完成空间站中 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的循环，从而实现 $\text{[math]}$ 的再生。

①在特定温度下，由稳定态单质生成 $\text{[math]}$ 化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。表中为几种物质在 $\text{[math]}$ 的标准生成焓。

物质	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
标准摩尔生成焓 $\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	0

则 $\text{[math]}$ 反应 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

②有利于提高 $\text{[math]}$ 反应的转化率的措施有、。

③一定条件下， $\text{[math]}$ 分解形成碳的反应历程如图所示，决速步骤的反应方程式为。

(2) 航天员呼吸产生的 $\text{[math]}$ 还可以利用 $\text{[math]}$ 反应： $\text{[math]}$ 代替 $\text{[math]}$ 反应。在一容积可变的密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，容积的初始体积为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的平衡转化率 $\text{[math]}$ 与温度 $\text{[math]}$ 压强 $\text{[math]}$ 的关系如图所示：

①压强 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”)。

②温度 $\text{[math]}$ 下，该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。该反应在A、B、C三点条件下的平衡常数 $\text{[math]}$ 的大小关系为：。

综合题普通

2. “碳达峰·碳中和”是我国社会发展的重大战略。CH₄还原CO₂是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有：

反应a： $\text{[math]}$

反应b： $\text{[math]}$

回答下列问题：

(1) 反应 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ kJ/mol，该反应正向自发的条件为(填“高温”或“低温”)自发。

(2) 在刚性密闭容器中，进料比 $\text{[math]}$ 分别等于1.0、1.5、2.0，且反应达到平衡状态，甲烷的质量分数随温度变化的关系如图下1所示，曲线x对应的 $\text{[math]}$ 。

(3) 恒压、750℃时，CH₄和CO₂按物质的量之比1：3投料，反应经如图2流程(主要产物已标出)可实现CO₂高效转化。

①下列说法错误的是(填标号)。

A．CaO与CO₂的反应可促进Fe₃O₄氧化CO的平衡右移

B．Fe₃O₄和CaO都可以循环利用

C．H₂在过程ii将Fe₃O₄还原为单质铁

D．过程ii产生的H₂O最终被CaO吸收了

②过程ⅱ平衡后通入He，CO的物质的量的变化是(填“升高”“降低”或“不变”)。

(4) CH₄还原能力(R)可衡量CO₂转化效率， $\text{[math]}$ (同一时段内CO₂与CH₄的物质的量变化量之比)。常压下CH₄和CO₂按物质的量之比1：3投料，发生反应a和b．某一时段内CH₄和CO₂的转化率和R值随温度的变化分别如图3和图4所示。

①结合图3分析图4，R随温度升高呈现先降低后升高趋势的原因是。

②催化剂X可提高R值，另一时段内CH₄转化率、R值随温度变化如下表：

温度/℃	480	500	520	550
CH₄转化率/%	7.9	11.5	20.2	34.8
R	2.6	2.4	2.1	1.8

下列说法正确的是(填标号)。

A．R值提高是由于催化剂X选择性地提高了反应a的速率

B．温度越低，含氢产物中H₂O占比越高

C．改变催化剂提高CH₄转化率，R值一定增大

综合题困难

3. 水煤气是 $\text{[math]}$ 的主要来源，研究CaO对 $\text{[math]}$ 体系制 $\text{[math]}$ 的影响，涉及主要反应如下：

(Ⅰ) $\text{[math]}$

(Ⅱ) $\text{[math]}$

(Ⅲ) $\text{[math]}$

回答列问题：

(1) $\text{[math]}$ 的焓变 $\text{[math]}$ (用代数式表示)。

(2) 压力p下， $\text{[math]}$ 体系达平衡后，图示温度范围内 $\text{[math]}$ 已完全反应， $\text{[math]}$ 在 $\text{[math]}$ 温度时完全分解。气相中CO， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则b线对应物种为(填化学式)。当温度高于 $\text{[math]}$ 时，随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是。

(3) 压力p下、温度为 $\text{[math]}$ 时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50，0.15，0.05，则反应 $\text{[math]}$ 的平衡常数 $\text{[math]}$ ；此时气体总物质的量为4.0mol，则 $\text{[math]}$ 的物质的量为mol；若向平衡体系中通入少量 $\text{[math]}$ ，重新达平衡后，分压 $\text{[math]}$ 将(填“增大”“减小”或“不变”)， $\text{[math]}$ 将(填“增大”“减小”或“不变”)。

综合题普通