Question

18．如圖所示，25℃時，在燒杯A中裝有50.00ml蒸餾水，燒杯B 中盛有50.00
ml 0.5mol/L的鹽酸，在燒瓶 C 和 D 中充滿二氧化氮氣體，并用導管將它們連通，把C燒瓶放入A燒杯中，D燒瓶放入B燒杯中．向 A燒杯中加入 50g 硝酸銨晶體，小心攪拌，使其迅速溶解；向B中加入 2g 苛性鈉固體，小心攪拌也使其迅速溶解．
回答下列問題：
（1）燒杯A中溫度（填“升高”、“降低”或“不變”，下同）降低；燒杯B中溫度升高．
（2）已知在NO₂生成N₂O₄的可逆反應中，正反應是放熱反應，逆反應是吸熱反應：
2NO₂（g）?N₂O₄（g）．從上面實驗可知C燒瓶中混合氣體顏色（填“變淺”、“變深”或“不變”，下同）變淺；D燒瓶中混合氣體顏色變深．
（3）若實驗測得B燒杯中酸堿中和反應放熱1.4325kJ，則NaOH溶液和HCl溶液發(fā)生中和反應的熱化學方程式為HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H=-57.3KJ/mol．
（4）若起始時在D燒瓶中充入mg N₂O₄，此時測得燒瓶中壓強為101kPa，當可逆反應N₂O₄（g）?2NO₂（g）達到化學平衡狀態(tài)時壓強變?yōu)?.515×10⁵Pa，則平衡混合氣體的平均相對分子質量為61.33（精確到小數點后兩位）．

Answer 1

分析 （1）銨鹽溶于水吸熱；酸堿中和放熱；
（2）由于A燒杯中溶液溫度降低，故平衡2NO₂（g）?N₂O₄（g）右移；由于B燒杯中反應放熱，溶液溫度升高，故平衡2NO₂（g）?N₂O₄（g）左移，據此分析混合氣體的顏色的變化；
（3）燒杯B 中盛有50.00ml 0.5mol/L的鹽酸，物質的量n=CV=0.5mol/L×0.05L=0.025mol，后加入 2g 苛性鈉固體即0.05molNaOH，故NaOH過量，反應生成0.025mol水，放熱1.4325kJ，據此可以求出當生成1mol水時反應放出的熱量，從而寫出熱化學方程式；
（4）體積不變的容器中，氣體的壓強之比等于物質的量之比，求算反應掉的N₂O₄物質的量，再根據混合氣體的平均相對分子質量$\overline{M}m=\frac{{m}_{總}}{{n}_{總}}$來計算．

解答 解：（1）銨鹽溶于水吸熱，故燒杯A中的溫度降低；而酸堿中和放熱，故燒杯B中的溫度升高，故答案為：降低；升高；
（2）由于A燒杯中溶液溫度降低，故平衡2NO₂（g）?N₂O₄（g）右移，則混合氣體的顏色變淺；由于B燒杯中反應放熱，溶液溫度升高，故平衡2NO₂（g）?N₂O₄（g）左移，故混合氣體的顏色的變深，故答案為：變淺；變深；
（3）燒杯B 中盛有50.00ml 0.5mol/L的鹽酸，物質的量n=CV=0.5mol/L×0.05L=0.025mol，后加入 2g 苛性鈉固體即0.05molNaOH，故NaOH過量，反應生成0.025mol水，放熱1.4325kJ，故當生成1mol水時反應放出的熱量Q=$\frac{1}{0.025}×1.4325KJ$=57.3KJ，故熱化學方程式為：HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H=-57.3KJ/mol，故答案為：HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H=-57.3KJ/mol；
（4）mg N₂O₄的物質的量n=$\frac{m}{92}$mol，設反應達平衡后有xmolN₂O₄發(fā)生了轉化，則生成的NO₂的物質的量為2xmol，剩余N₂O₄的物質的量為（$\frac{m}{92}$-x）mol，根據反應平衡前后的壓強之比等于物質的量之比可知：$\frac{\frac{m}{92}mol}{（\frac{m}{92}-x）mol+2xmol}$=$\frac{1.01KP}{1.515KP}$
解得x=0.0054mmol
則平衡混合氣體的平均相對分子質量$\overline{M}$=$\frac{mg}{\frac{m}{92}mol+0.0054mmol}$=61.3g/mol．
故答案為：61.33．

點評 本題考查了常見的吸放熱反應和物理過程以及平衡移動、熱化學方程式書寫、混合氣體的平均相對分子質量的求算，題目難度中等．