Question

【題目】（1）某科研小組研究：在恒溫、恒容(容器容積為2L，)下N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)反應的變化。初始條件n (H2)= 3mol 、n (N2)=1mol，反應達到平衡時H2的轉化率為60%，NH3的體積分數約為43%

①此條件下反應的平衡常數K= 。

②若初始條件n (NH3)= 2mol，反應達到平衡時NH3的轉化率為 ，

③若初始條件n (H2)= 6mol 、n (N2) =2mol，反應達到平衡時NH3的體積分數 43%，此時移除0.5 mol NH3 ，再次達到平衡時NH3的體積分數 43% (填 “>、<、=”)

（2）N2O5是一種新型硝化劑，其性質和制備受到人們的關注。

一定溫度下，在恒容密閉容器中N2O5可發生下列反應：

2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)，ΔH>0

①下表為該反應在T1溫度下的部分實驗數據

t/s	0	500	1000
c(N2O5)/mol·L—1	5.00	3.52	2.48

則500s內NO2的平均生成速率為 。

②現以NO2、O2、N2O5、熔融鹽NaNO3組成的燃料電池，采用電解法制備N2O5，裝置如圖所示。

寫出石墨I電極上發生反應的電極反應式 。

在電解池中生成N2O5的電極反應式為 。

Answer 1

【答案】（1）①K=8.3 (25/3)。②轉化率為40%，③ > ， > ；

（2）①0.00592 molL-1s-1。②石墨I電極反應式NO2 + NO3— - e—=N2O5

【解析】

試題分析：（1）①據H2的轉化率可求得反應的H2 3mol×60%=1.8mol，濃度為0.9mol/L，則有

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

反應前(mol/L) 0.5 1.5 0

反應了(mol/L) 0.3 0.9 0.6

平衡后(mol/L) 0.2 0.6 0.6

所以：K==8.3，故答案為：8.3；

②相同條件下，初始時加入n(H2)=3mol、n(N2)=1mol和加入n(NH3)=2mol，按等效平衡理論，達到平衡狀態時，各物質的組成完全相同，

則有 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

反應前(mol/L) 0 0 1

反應了(mol/L) 0.2 0.6 0.4

平衡后(mol/L) 0.2 0.6 0.6

α(NH3)=×100%=40%，故答案為：40%；

③因為體積為2L不變，增大反應物的量，相當于加壓，平衡正向移動，NH3的體積分數比原平衡大；取出0.5molNH3等于少加了0.25molN2和0.75molH2，但相對于原平衡，還是增大反應物的量，平衡正向移動，NH3的體積分數還是比原平衡大，故答案為：＞；＞；

（2）①500s內，△c(N2O5)=(5.00-3.52)molL-1=1.48molL-1，則△c(NO2)=×△c(N2O5)=2×1.48molL-1 =2.96molL-1，v(NO2)==5.92×10-3mol/(Ls)，故答案為：5.92×10-3mol/(Ls)；

②由4NO2(g)+O2(g)=2N2O5(g)可知，NO2被氧化，因此石墨Ⅰ作為負極，電極方程式為NO2+NO3--e-═N2O5，石墨Ⅱ通入氧氣，發生還原反應，為原電池的正極，電極方程式為O2+2N2O5+4e-═4NO3-，左側Pt為陽極，N2O4→N2O5，氮元素化合價升高，發生氧化反應，陽極電極反應式為N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+，陰極發生2H++2e-=H2↑的反應，因此應該在左側生成N2O5，即在陽極區域生成，故答案為：NO2+NO3--e-═N2O5；N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+。