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)回答下列問題：

（1）已知拆開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）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

①20 s內(nèi)，v(NO2)=___________mol·L-1·s-1。

②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)。

③該溫度下反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)值為_____________。

④相同溫度下，若開始向該容器中充入0.80molNO2，則達(dá)到平衡后: c(NO2) ______ 0．30mol·L-1(填“>”、 “=”或“<”)

（3）N2O5是一種新型硝化劑，其性質(zhì)和制備受人們關(guān)注。現(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寫出石墨I(xiàn)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】（1）N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH＝-92kJ·mol－1

（2）①0.006； ②吸熱； ③1.8 ； ④＝。

（3）①H2+CO－2e－=CO2+H2O； ②N2O4+2HNO3－2e－=2N2O5+2H+

【解析】

試題分析：（1）在反應(yīng)N2+3H22NH3中，斷裂3molH-H鍵，1molN三N鍵共吸收的能量為3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2molNH3，共形成6molN-H鍵，放出的能量為6×391kJ=2346kJ，吸收的能量少，放出的能量多，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量為2346kJ-2254kJ=92kJ，N2與H2反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92kJmol-1；

（2）①20s時(shí)NO2的濃度為0.12mol/L，則20s內(nèi)用二氧化氮表示的平均反應(yīng)速率v(NO2)=0.12mol/L÷20s=0.006molL-1s-1；

②升高溫度時(shí)，氣體顏色加深，說明升溫后平衡向著正向移動(dòng)，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；

③根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，80s后二氧化氮的濃度不再變化，則80s開始已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，初始時(shí)N2O4的濃度為：c(N2O4)=0.4mol÷2L=0.20mol/L，

N2O4(g)2NO2(g)

開始0.20mol/L 0

轉(zhuǎn)化 0.15mol/L 0.3mol/L

平衡 0.05mol/L 0.3mol/L

該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)K==1.8；

④容器容積不變，在相同溫度下，若開始時(shí)向該容器中充入的是0.80molN2O4，相當(dāng)于加入了0.40molN2O4，與原平衡互為等效平衡，所以達(dá)到平衡時(shí)二氧化氮濃度與原平衡時(shí)二氧化氮的濃度相等，都是0.30mol/L；

（3）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，電極反應(yīng)式為H2+CO32--2e-=CO2+H2O；

②N2O5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N2O5，即在陽極區(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)，則陽極為N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+。