Question

【題目】Ⅰ．施萊辛（Schlesinger）等人提出可用NaBH4與水反應(yīng)制取氫氣：BH4－ + 2H2O == BO2－ + 4H2↑（反應(yīng)實(shí)質(zhì)為水電離出來(lái)的H+被還原）。研究表明，該反應(yīng)生成H2的速率受外界條件影響，下表為pH和溫度對(duì)NaBH4半衰期的影響（半衰期是指反應(yīng)過(guò)程中，某物質(zhì)的濃度降低到初始濃度一半時(shí)所需的時(shí)間）。

體系 pH	不同溫度下的半衰期（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(yīng)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(guān)系為 。

（2）從上表可知，溫度對(duì)NaBH4與水反應(yīng)速率產(chǎn)生怎樣的影響？ 。

（3）反應(yīng)體系的pH為何會(huì)對(duì)NaBH4與水反應(yīng)的反應(yīng)速率產(chǎn)生影響？ 。

Ⅱ．肼（N2H4）又稱(chēng)聯(lián)氨，常溫下是一種無(wú)色油狀液體，沸點(diǎn)為113.5℃。肼和氧氣在不同溫度和催化劑條件下生成不同產(chǎn)物（如圖）。

溫度較低時(shí)主要反應(yīng)①：N2H4 + O2 N2 + 2H2O

溫度較高時(shí)主要反應(yīng)②：N2H4 + 2O2 2NO + 2H2O

不考慮其他反應(yīng)，完成下列填空：

（4）若反應(yīng)①在250℃時(shí)的平衡常數(shù)為K1，350℃時(shí)的平衡常數(shù)為K2，則K1 K2（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（5）反應(yīng)于1100℃時(shí)達(dá)到平衡后，下列措施能使容器中增大的有 （填字母序號(hào)）。

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 molO2充入某容積為n L的剛性容器中，在800℃和一定壓強(qiáng)、合適催化劑的作用下，反應(yīng)①和②同時(shí)達(dá)到平衡，實(shí)驗(yàn)測(cè)得N2的產(chǎn)率x，NO的產(chǎn)率為y，則該條件下反應(yīng)②的平衡常數(shù)K= （用x、y的代數(shù)式表示，不必化簡(jiǎn)）。

Answer 1

【答案】

（1）BO2－ + 2H2O H3BO3 + OH－ （2分）

c（Na+）＞c（BO2－）＞c（OH－）＞c（H+） （2分）

（2）溫度越高，反應(yīng)速率越大 （2分）

（3）體系堿性越強(qiáng)，水電離出來(lái)的H+濃度越低，因而反應(yīng)速率越小 （2分，合理答案均給分）

（4）＜ （2分）

（5）BC （2分）

（6） （3分）

【解析】

試題分析：

Ⅰ．（1）NaBH4與水反應(yīng)制氫氣：BH4－+2H2O==BO2－+4H2↑，生成的BO2－水解使溶液顯堿性，故溶液中離子濃度大小為c（Na+）＞c（BO2－）＞c（OH－）＞c（H+）。

（2）從圖表數(shù)據(jù)分析，相同pH條件下，隨溫度升高體系半衰期縮短，反應(yīng)速率增大。

（3）NaBH4與水反應(yīng)制氫氣：BH4－+2H2O==BO2－+4H2↑，因?yàn)榉磻?yīng)實(shí)質(zhì)是水電離出來(lái)的H+被還原，所以隨著pH增大，體系堿性越強(qiáng)，水電離出來(lái)的H+濃度越低，因而反應(yīng)速率越慢；從表格中的數(shù)據(jù)也能看出，相同溫度條件下，隨著pH增大，半衰期延長(zhǎng)，反應(yīng)速率減慢。

Ⅱ．（4）從圖像上看，溫度低于400℃時(shí)，溫度升高，N2產(chǎn)率增大，即平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，所以K1＜K2；

（5）B、C兩項(xiàng)，增大容器體積和恒容條件下充入N2H4都使平衡正向移動(dòng)，所以增大，A、D兩項(xiàng)，恒容條件下充入氦氣和使用催化劑，都不能使平衡發(fā)生移動(dòng)，所以不變；

（6）N2的理論產(chǎn)量為n mol，NO的理論產(chǎn)量2n mol，根據(jù)產(chǎn)率可算出平衡時(shí)n（N2）=nx mol、n（NO）=2ny mol，換算成濃度c（N2）=x mol·L－1、c（NO）=2y mol·L－1，用同樣方法計(jì)算各物質(zhì)的濃度如下：

N2H4 + O2 N2 + 2H2O N2H4 + 2O2 2NO + 2H2O

起始濃度（mol·L-1） 1 2 0 0 1 2 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol·L-1） x x x 2x y 2y 2y 2y

平衡濃度： c（N2H4）=（1－x－y） mol·L－1 c（O2）=（2－x－2y） mol·L－1

c（NO）=2y mol·L－1 c（H2O）=（2x+2y） mol·L－1

故反應(yīng)②的平衡常數(shù)。