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如表為反應(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(lái)的

3

2

，（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1所示裝置可用于制備N(xiāo)₂O₅，則N₂O₅在電解池的

 

區(qū)生成，其電極反應(yīng)式為

 

．

（3）如圖2：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(duì)分子質(zhì)量為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,電解原理

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題,電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1））①恒溫恒容下，通入氮?dú)�，反�?yīng)混合物個(gè)組分的濃度不變，平衡不移動(dòng)；
②由圖可知，500s內(nèi)N₂O₅的濃度變化量為5mol/L-3.52mol/L=1.48mol/L，根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算N₂O₅的分解速率；
③根據(jù)

P(平衡)

P(初始)

=

n(平衡)

n(初始)

列式計(jì)算出達(dá)到平衡時(shí)總的物質(zhì)的量，然后根據(jù)差量法計(jì)算出達(dá)到平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量、濃度，最后根據(jù)轉(zhuǎn)化率、平衡常數(shù)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算．
（2）由N₂O₄制取N₂O₅需要是去電子，所以N₂O₅在陽(yáng)極區(qū)生成；
（3）設(shè)出一氧化氮和氧氣的物質(zhì)的量及二氧化氮的轉(zhuǎn)化率，然后根據(jù)

P(平衡)

P(初始)

=

n(平衡)

n(初始)

列式計(jì)算出二氧化氮轉(zhuǎn)化率，最后計(jì)算出混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量．

解答： 解：（1））①恒溫恒容下，通入氮?dú)�，反�?yīng)混合物個(gè)組分的濃度不變，平衡不移動(dòng)，N₂O₅的轉(zhuǎn)化率不變，
故答案為：不變；
②由圖可知，500s內(nèi)N₂O₅的濃度變化量為5mol/L-3.52mol/L=1.48mol/L，故N₂O₅的分解速率為

1.48mol/L

500s

=0.00296 mol?L^-1?s^-1，
故答案為：0.00296 mol?L^-1?s^-1；
③恒溫恒容條件下，壓強(qiáng)之比等于氣體的物質(zhì)的量之比，即：

P(平衡)

P(初始)

=

n(平衡)

n(初始)

，氣體的壓強(qiáng)為原來(lái)的

3

2

，則說(shuō)明反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量為：2mol×

3

2

=3mol，根據(jù)差量法可得：
 2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g），△n
  2          4        1        3
 

2

3

mol       

4

3

mol     

1

3

mol   1mol
則N₂O₅的轉(zhuǎn)化率a₁=

2 3 mol

2mol

×100%≈33.3%；
達(dá)到平衡時(shí)五氧化二氮的濃度為：

2mol- 2 3 mol

2L

=

2

3

mol/L，二氧化氮的濃度為：

4 3 mol

2L

=

2

3

mol/L，氧氣的濃度為：

1 3 mol

2L

=

1

6

mol/L，
則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

c(O2)?c(NO2)4

c(N2O5)2

=

( 1 6 )×( 2 3 )4

( 2 3 )2

=

2

27

，
故答案為：33.3%；

2

27

；
（2）從電解原理來(lái)看，N₂O₄制備N(xiāo)₂O₅為氧化反應(yīng)，則N₂O₅應(yīng)在陽(yáng)極區(qū)生成，電極反應(yīng)式為：N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺，
故答案為：陽(yáng)極；N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺；
（3）設(shè)反應(yīng)前NO為3 mol，O₂為1 mol，NO₂轉(zhuǎn)化率為x
則：2NO+O₂ =2NO₂，
    2     1    2    
  2mol  1mol  2mol
平衡時(shí)二氧化氮的物質(zhì)的量為2x，
     則：2NO₂ ?N₂O₄，
反應(yīng)前：2mol    0
轉(zhuǎn)化：2xmol      xmol
平衡時(shí)：2（1-x）mol xmol
平衡時(shí)氣體的總物質(zhì)的量為：n（NO）+n（NO₂）+n（N₂O₄）=1mol+2mol-2xmol+xmol=（3-x）mol，
所以T、V恒定時(shí)，

P(平衡)

P(初始)

=

n(平衡)

n(初始)

，
則

3-x

4

=

7.1

10

，
解得：x=0.16，平衡時(shí)氣體的總物質(zhì)的量為：3mol-0.16mol=2.84mol，
所以混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為：

30×3+32×1

2.84

≈43.0，
故答案為：43.0．

點(diǎn)評(píng)：本題為拼合型，涉及化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡移動(dòng)與計(jì)算、平衡常數(shù)的計(jì)算與運(yùn)用、電解原理等，題目難度較大，題量大、計(jì)算量較大，是對(duì)學(xué)生心理素質(zhì)的考驗(yàn)，注意掌握平衡常數(shù)在化學(xué)平衡計(jì)算的運(yùn)用，（3）為難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)，注意掌握計(jì)算方法．