Question

2．N₂O₅是一種新型綠色硝化劑．用硼氫化鈉（NaBH₄）燃料電池做電源，電解法制備N₂O₅的裝置簡圖如下（隔膜只允許H⁺ 通過）．

回答下列問題：
（1）電池負(fù)極反應(yīng)式是BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O，電解池陽極生成N₂O₅的電極反應(yīng)式是N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．
（2）隔膜不允許水分子通過的原因是H₂O 通過隔膜進(jìn)入陽極，與N₂O₅反應(yīng)生成HNO₃．N₂O₅在一定溫度下可發(fā)生分解反應(yīng)：2N₂O₅ （g）?2N₂O₄（g）+O₂（g）△H＞0，t℃時，向一定容積的密閉容器中通入N₂O₅（g），部分實驗數(shù)據(jù)見下表：

時間/s	0	500	1000	1500
c（N2O5）/mol•L-1	5.00	2.25	2.50	2.50

（3）500s 時，c（O₂）=1.375 mol?L^-1．
（4）t℃時，該反應(yīng)平衡常數(shù)K值為1.25．
（5）下列措施能降低N₂O₅分解率的是③④⑤．
①升溫  ②通入N₂  ③通入O₂ ④通入N₂O₅ ⑤NO₂．

Answer 1

分析 （1）通入BH₄^-的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，BH₄^-失電子生成BO₂^-；電解時，陽極上N₂O₄失電子生成N₂O₅；
（2）N₂O₅與水反應(yīng)生成HNO₃；
（3）根據(jù)N₂O₅的濃度變化計算氧氣的濃度變化；
（4）根據(jù)K=$\frac{c（{O}_{2}）×{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}$利用三段式法計算；
（5）降低N₂O₅分解率，則化學(xué)平衡向逆方向移動，根據(jù)影響平衡的因素判斷．

解答 解：（1）過氧化氫的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，通入BH₄^-的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，BH₄^-失電子生成BO₂^-，電極反應(yīng)式為：BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O；電解時，陽極上N₂O₄失電子生成N₂O₅，其電極方程式為：N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺；
故答案為：BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O；N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺；
（2）在陽極上，N₂O₄失電子生成N₂O₅，如果水分子能夠通過隔膜，水分子會和N₂O₅反應(yīng)生成HNO₃，則不能得到N₂O₅，所以隔膜不允許水分子通過；
故答案為：H₂O 通過隔膜進(jìn)入陽極，與N₂O₅反應(yīng)生成HNO₃；
（3）500s 時，△c（N₂O₅）=5.00-2.25=2.75mol•L^-1，由方程式2N₂O₅ （g）?2N₂O₄（g）+O₂（g）可知，c（O₂）=1.375 mol?L^-1；
故答案為：1.375 mol?L^-1；
（4）t℃時，達(dá)到平衡狀態(tài)時，c（N₂O₅）=2.50mol?L^-1，
                              2N₂O₅ （g）?2N₂O₄（g）+O₂（g）
起始（mol?L^-1）：5.00                    0                0
轉(zhuǎn)化（mol?L^-1）：2.50                  2.50             1.25
平衡（mol?L^-1）：2.50                  2.50              1.25
則K=$\frac{c（{O}_{2}）×{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}$=$\frac{1.25×2.5{0}^{2}}{2.5{0}^{2}}$=1.25；
故答案為：1.25；
（5）N₂O₅在一定溫度下可發(fā)生分解反應(yīng)：2N₂O₅ （g）?2N₂O₄（g）+O₂（g）△H＞0，
①該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升溫化學(xué)平衡正向移動，N₂O₅的轉(zhuǎn)化率增大，故不選；
②通入N₂ 對化學(xué)平衡無影響，N₂O₅的轉(zhuǎn)化率不變，故不選；
③通入O₂，O₂的濃度增大，化學(xué)平衡逆向移動，N₂O₅的轉(zhuǎn)化率降低，故選；
④通入N₂O₅，容器內(nèi)壓強(qiáng)大，化學(xué)平衡逆向移動，N₂O₅的轉(zhuǎn)化率降低，故選；
⑤通入NO₂，NO₂會部分轉(zhuǎn)化為N₂O₄，N₂O₄的濃度增大，化學(xué)平衡逆向移動，N₂O₅的轉(zhuǎn)化率降低，故選；
故答案為：③④⑤．

點評 本題考查了原電池原理和電解原理的應(yīng)用、化學(xué)平衡常數(shù)、平衡移動的影響因素等，題目難度中等，注意對化學(xué)平衡影響和反應(yīng)速率影響因素及電化學(xué)知識的綜合理解和運用，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和應(yīng)用能力．