Question

氮有多種氧化物，其中N₂O₅是一種新型硝化劑，其性質(zhì)和制備收到人們的關(guān)注。

（1）一定溫度下，在恒容密閉容器中N₂O₅可發(fā)生下列反應(yīng)：2N₂O₅(g) 4NO₂(g)＋O₂(g) ；⊿H＞0

①反應(yīng)達(dá)到平衡后，若再通入一定量氬氣，則N₂O₅的轉(zhuǎn)化率將___（填“增大”、“減小”、“不變”）。

②下表為反應(yīng)在T₁溫度下的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

t/s	0	500	1000
c(N2O5)/mol·L—1	5.00	3.52	2.48

則500s內(nèi)N₂O₅的分解速率為______________。

③一定溫度下，在2L恒容密閉容器中加入2mol N₂O₅，達(dá)到平衡時(shí)，氣體的壓強(qiáng)為原來的，(不考慮NO₂聚合成N₂O₄)，則N₂O₅的轉(zhuǎn)化率a₁＝      ，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝_______。

（2）如圖所示裝置可用于制備N₂O₅，則N₂O₅在電解池的__________區(qū)生成，其電極反應(yīng)式為_________________________________。

（3）如圖：V(NO):V(O₂)＝3:1。當(dāng)抽去NO和O₂之間的隔板后，NO和O₂反應(yīng)后成NO₂，部分NO₂聚合成N₂O₄（N₂O₄此時(shí)為氣態(tài)）。當(dāng)體系達(dá)到平衡后，U形毛細(xì)管兩端汞面高度差由反應(yīng)前10cm變?yōu)?.1cm。假設(shè)溫度不變，且隔板及U形毛細(xì)管的體積都忽略不計(jì)，此時(shí)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為__________。

 

Answer 1

【答案】

（1）①不變；②0.00296 mol· L^-1· s^-1；③1/3；2/27；（2）陽極；N₂O₄ - 2e^- + 2HNO₃= 2N₂O₅ + 2H⁺；

（3）42.9

【解析】

試題分析：（1）①一定溫度下，在恒容密閉容器中，反應(yīng)達(dá)到平衡后，若再通入一定量氬氣，反應(yīng)混合氣的濃度不變，反應(yīng)速率不變，平衡不移動(dòng)，則N₂O₅的轉(zhuǎn)化率不變；②根據(jù)v=△c/△t,將題給數(shù)據(jù)代入計(jì)算，500s內(nèi)N₂O₅的分解速率為0.00296mol· L^-1· s^-1；③等溫等容的條件下，壓強(qiáng)之比等于氣體的物質(zhì)的量之比，根據(jù)三行式進(jìn)行計(jì)算，設(shè)轉(zhuǎn)化的O2的濃度為x

                2N₂O₅(g) 4NO₂(g)＋O₂(g)

起始濃度（mol/L） 1            0       0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） 2x           4x      x

平衡濃度（mol/L）(1-2x)         4x      x

依題意得，（1+3x）/1=3/2，   x=1/6；N₂O₅的轉(zhuǎn)化率a₁＝1/3；將題給數(shù)據(jù)代入平衡常數(shù)表達(dá)式

K=c(O₂) c⁴(NO₂)/ c²(N₂O₅)計(jì)算得K=2/27；

（2）根據(jù)題給裝置可知，是利用N₂O₄來制備N₂O₅，氮元素的化合價(jià)由+4價(jià)升高到+5價(jià)，發(fā)生氧化反應(yīng)，則N₂O₅在電解池的陽極區(qū)生成，其電極反應(yīng)式為：N₂O₄ - 2e^- + 2HNO₃= 2N₂O₅ + 2H⁺；

（3）設(shè)反應(yīng)前NO為3mol，O₂為1mol，混合氣的總物質(zhì)的量為4mol，總質(zhì)量為122g， 根據(jù)阿伏伽德羅定律知，等溫等容的條件，壓強(qiáng)之比等于氣體的物質(zhì)的量之比，結(jié)合題給信息，n_平/n_始=7.1/10；

n_平=2.84mol，M_平=122g/2.84mol=42.9g/mol，相對分子質(zhì)量為42.9.

考點(diǎn)：考查化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的計(jì)算、電解原理及阿伏伽德羅定律。