Question

【題目】氮元素可形成多種化合物，在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要價(jià)值。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)已知拆開(kāi)1molH－H 鍵，1molN－H鍵， 1molN≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，則N2與H2反應(yīng)合成NH3的熱化學(xué)方程式為___________________________________。

(2)在絕熱、容積固定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，下列說(shuō)法能說(shuō)明上述反應(yīng)達(dá)到平衡的是___________(填序號(hào))。

①單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol NH3的同時(shí)生成3n mol H2

②單位時(shí)間內(nèi)生成6n mol N—H鍵的同時(shí)生成n mol N≡N鍵

③N2、H2、NH3的物質(zhì)的量濃度之比為1∶3∶2

④混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變。

⑤容器內(nèi)的氣體密度不變

(3)一定溫度下，2L密閉容器中充入0.40 mol N2O4，發(fā)生反應(yīng)：N2O4(g) 2NO2(g)，一段時(shí)間后達(dá)到平衡，測(cè)得數(shù)據(jù)如下：

時(shí)間／s	20	40	60	80	100
C(NO2)/(mol/L)	0．12	0．20	0．26	0．30	0.30

①升高溫度時(shí)，氣體顏色加深，則正反應(yīng)是_________(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。

②該溫度下反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)值為_____________。

③相同溫度下，若開(kāi)始向該容器中充入0.80molN2O4，則達(dá)到平衡后: c(NO2) ______ 0．60mol·L-1(填“>”、 “=”或“<”)

(4)N2O5是一種新型硝化劑，其性質(zhì)和制備受人們關(guān)注�，F(xiàn)以 H2、O2、熔融鹽 Z(Na2CO3)組成的燃料電池電解制備N2O5，裝置如圖所示，其中Y為CO2。

①寫(xiě)出石墨I電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式 _______________________________________；

②在電解池中生成N2O5的電極反應(yīng)式為_______________________________________

Answer 1

【答案】N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH＝-92kJ·mol－1 ①②④ 吸熱 1.8 < H2+CO32-－2e－=CO2+H2O N2O4+2HNO3－2e－=2N2O5+2H+

【解析】

（1）由H=反應(yīng)物總能量-生成物總能量，可知與反應(yīng)合成的熱化學(xué)方程式；

（2）化學(xué)反應(yīng)平衡的兩大標(biāo)志為“等”，“定”， “等”正逆反應(yīng)速率相等（可解讀為1.反應(yīng)物的消耗量和生成物的消耗量等于反應(yīng)系數(shù)比；2.反應(yīng)物斷鍵和生成物斷鍵或反應(yīng)物成鍵和生成物成鍵數(shù)目為一定比例），“定”指反應(yīng)中變化的量不在變化；

（3）反應(yīng)中四氧化二氮為無(wú)色氣體，二氧化氮為紅棕色氣體，升高溫度時(shí)，氣體顏色加深，可以得知反應(yīng)向生成二氧化氮的方向移動(dòng)，將勒夏特列原理可以得知反應(yīng)為放熱；

（4）裝置中左側(cè)為熔融碳酸鹽做電解質(zhì)的燃料電池裝置為右側(cè)的裝置提供外部電源，右側(cè)工作原理為電解池原理；

（1）拆開(kāi)1molH-H鍵,1moLN-H鍵，1moN≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，化學(xué)方程式為，依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算反應(yīng)熱為△H=946kJ/mol+3×436kJ/mol+6×391kJ/mol=-92KJ/mol，故反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：，△H=-92KJ/mol；

（2）①單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol 的同時(shí)消耗3nmol，于此同時(shí)生成3n mol，故可知①可以作為達(dá)成平衡的標(biāo)志；

②單位時(shí)間內(nèi)生成6n mol 鍵的同時(shí)消耗nmol，此時(shí)生成n mol鍵故②可以作為達(dá)成平衡的標(biāo)志；

③的物質(zhì)的量濃度之比為1∶3∶2，并不能說(shuō)明物質(zhì)的量濃度不變，故③不能作為達(dá)成平衡的標(biāo)志；

④ ，由反應(yīng)式可知質(zhì)量為定值，為變化的值，故不變可以作為達(dá)成平衡的標(biāo)志；

⑤容器內(nèi)的氣體密度，為定值，為定值，故容器內(nèi)的氣體密度不變不能作為達(dá)成平衡的標(biāo)志；

選①②④；

（3）①2對(duì)于，反應(yīng)中四氧化二氮為無(wú)色氣體，二氧化氮為紅棕色氣體，升高溫度時(shí)，氣體顏色加深，說(shuō)明平衡正向進(jìn)行，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；

②.該溫度下2L密閉容器中充入0.40mol結(jié)合三段式得到

起始量(mo/L) 0.2 0

變化量(mo/L) 0.15 0.3

平衡量(mol/L) 0.05 0.3

平衡常數(shù)K= ==1.8；

③.

起始量(mol) 0.4 0

全部轉(zhuǎn)化 0 0.8

則相同溫度下，若開(kāi)始向該容器中充入0.80mol ，則達(dá)到平衡后和充入0.4mol四氧化二氮達(dá)到相同的平衡狀態(tài)，故c（NO2）=0.3mol/L,所以 c(NO2)小于 0.60mol·L-1；

（4）.①燃料原電池中，負(fù)極上燃料失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，故電極反應(yīng)式為：H2+CO32-－2e－=CO2+H2O；②中氮元素的化合價(jià)是+5價(jià)，而硝酸中氮元素也是+5價(jià)，因此應(yīng)該在左側(cè)生成，即在陽(yáng)極區(qū)域生成，據(jù)電極反應(yīng)離子放電順序可知：陰極發(fā)生2H++2e-=H2↑的反應(yīng)，則陽(yáng)極為：N2O4+2HNO3－2e－=2N2O5+2H+。