Question

14．非金屬及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要應(yīng)用，減少非金屬的氧化物在大氣中的排放是環(huán)境保護的重要內(nèi)容之一．
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ•mol^-1
若某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為：K=$\frac{c（{N}_{2}）•{c}^{2}（C{O}_{2}）}{c（NO）•{c}^{2}（CO）}$，請寫出此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ•mol^-1．
（2）N₂O₅在一定條件下可發(fā)生分解：2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）．△H＞0．某溫度下測得恒容密閉容器中N₂O₅濃度隨時間的變化如表：

t/min	0.00	1.00	2.00	3.00	4.00	5.00
c（N2O5）/（mo•L-1）	1.00	0.71	0.50	0.35	0.25	0.17

反應(yīng)開始時體系壓強為P₀，第3.00min時達到平衡體系壓強為p₁，則p₁：p₀=1.975；1.00min～3.00min內(nèi)，O₂的平均反應(yīng)速率為0.09mol•L^-1•min^-1．從表中可知化學(xué)反應(yīng)速率變化規(guī)律是隨反應(yīng)時間進行，反應(yīng)物濃度降低，化學(xué)反應(yīng)速率減少．
①該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K_p=$\frac{（1.3{P}_{0}）^{4}×（0.325{P}_{0}）}{（0.35{p}_{0}）^{2}}$（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量的分數(shù)，請列出用P₀表示平衡常數(shù)表達式，不用計算）．
②一定溫度下，在恒容密閉容器中充入一定量N₂O₅進行該反應(yīng)，能判斷反應(yīng)已達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是a．
a．容器中壓強不再變化        b．NO₂和O₂的體積比保持不變
c.2v正（NO₂）=v逆（N₂O₅）     d．混合氣體的密度保持不變
（3）從N₂O₅可通過電解或臭氧氧化N₂O₄的方法制備．電解裝置如圖所示（隔膜用于阻止水分子通過），其陽極反應(yīng)式為N₂O₄+2NO₃^--2e^-=2N₂O₅．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)平衡常數(shù)表達式書寫熱化學(xué)方程式，結(jié)合已知的熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到縮小熱化學(xué)方程式的焓變，得到此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（2）相同條件下，氣體的物質(zhì)的量之比等于其壓強之比；
                    2N₂O₅（g）═4NO₂（g）+O₂（g）
開始（mol/L）1.00               0             0
反應(yīng)（mol/L）0.65             1.3            0.325
2min（mol/L）0.35            1.3              0.325
反應(yīng)前后氣體的壓強之比等于其物質(zhì)的量之比；
先計算五氧化二氮的反應(yīng)速率，再根據(jù)同一時間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計量數(shù)之比計算氧氣反應(yīng)速率；
①化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡分壓冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡分壓冪次方乘積}$；
②根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達平衡狀態(tài)；
（3）由N₂O₄制取N₂O₅需要失去電子，所以N₂O₅在陽極區(qū)生成，N₂O₄在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)失去電子生成N₂O₅．

解答 解：（1）若某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為：k=$\frac{c（{N}_{2}）{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$，反應(yīng)為2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），
①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-l
②C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-l
③2C（s）+O ₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ•mol^-l
蓋斯定律計算②×2-③-①得到2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ•molˉ¹，
故答案為：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ•mol^-1；
（2）相同條件下，氣體的物質(zhì)的量之比等于其壓強之比；
                       2N₂O₅（g）═4NO₂（g）+O₂（g）
開始（mol/L）  1.00                0                 0
反應(yīng)（mol/L） 0.65               1.30         0.325
2min（mol/L） 0.35             1.30           0.325
反應(yīng)前后氣體的壓強之比等于其物質(zhì)的量之比，所以p₁：p₀=（0.35+1.30+0.325）mol：1.00mol=1.975，1.00min～3.00min內(nèi)，v（N₂O₅）=$\frac{0.71-0.35}{3-1}$mol/（L．min）=0.18mol/（L．min），再根據(jù)同一時間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計量數(shù)之比得氧氣反應(yīng)速率=$\frac{1}{2}$v（N₂O₅）=0.09mol•L^-1•min^-1，圖表數(shù)據(jù)分析可知化學(xué)反應(yīng)速率變化規(guī)律是隨反應(yīng)時間進行，反應(yīng)物濃度降低，化學(xué)反應(yīng)速率減少，
故答案為：1.975； 0.09mol•L^-1•min^-1； 隨反應(yīng)時間進行，反應(yīng)物濃度降低，化學(xué)反應(yīng)速率減少；
①反應(yīng)開始時體系壓強為P₀，第3.00min時達到平衡體系壓強為p₁，P₀=$\frac{{p}_{1}}{1.975}$
                         2N₂O₅（g）═4NO₂（g）+O₂（g）
開始（mol/L）        1.00               0             0
反應(yīng)（mol/L）         0.65            1.30          0.325
2min（mol/L）           0.35           1.30          0.325
該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K_p=$\frac{（\frac{1.30}{1.975}×1.975{P}_{0}）^{4}×（\frac{0.325}{1.975}×1.975{P}_{0}）}{（\frac{0.35}{1.975}×1.975{p}_{0}）^{2}}$=$\frac{（1.3{P}_{0}）^{4}×（0.325{P}_{0}）}{（0.35{p}_{0}）^{2}}$，
故答案為：$\frac{（1.3{P}_{0}）^{4}×（0.325{P}_{0}）}{（0.35{p}_{0}）^{2}}$；
②a．容器中壓強不再變化，反應(yīng)已達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故a正確；
b．NO₂和O₂的體積比始終都不變，不能確定反應(yīng)是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c．υ_正（NO₂）=2υ_逆（N₂O₅）才表明達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故c錯誤；
d．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量和體積不變．密度始終不變，故d錯誤．
故答案為：a；
（3）從電解原理來看，N₂O₄制備N₂O₅為氧化反應(yīng)，則N₂O₅應(yīng)在陽極區(qū)生成，反應(yīng)式為N₂O₄+2NO₃^--2e^-=2N₂O₅，
故答案為：N₂O₄+2NO₃^--2e^-=2N₂O₅．

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫、化學(xué)平衡、平衡常數(shù)的計算應(yīng)用、原電池原理和電極反應(yīng)書寫等，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．