Question

【題目】N2O5是一種新型硝化劑，其性質和制備備受人們的關注。

（1）一定溫度下，在2L恒容密閉的容器中充入2.0molN2O5發生反應：2N2O5（g）4NO2（g）+O2（g）。在三種不同的條件下進行實驗，N2O5的濃度隨時間的變化如圖所示。

①已知：2N2O5（g）===2N2O4（g）+O2（g） △H1=-4.4kJ/mol

2NO2（g）===N2O4（g） △H2=-55.3 kJ/mol

則反應2N2O5（g）===4NO2（g）+O2（g）的△H=________。

②下列不能說明該反應已達平衡狀態的是___（填序號）。

A．v正（N2O5）=2v逆（O2）

B．混合氣體密度不變

C．混合體平均摩爾質量

D．NO2的體積分數不變

③該反應自發進行的條件是____（填“高溫”或“低溫”），實驗Ⅲ中：a點v逆（O2）____（填“<”或“>”）b點v逆（O2）。

④實驗Ⅱ從反應開始至平衡時，v（O2）=____mol/（L·min）。

⑤列式并計算該反應在800℃時的平衡常數K=_______。

（2）1840年Devil用干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀，反應得到N2O5。該反應的氧化產物是一種氣體，該反應的化學方程式為_______。

（3）N2O5也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。

則N2O5在電解池的____（填“陰極”或“陽極”）室生成，其電極反應式為_____。

Answer 1

【答案】+106.2kJ/mol AB 高溫 < 0.0125 (mol/L)3=1(mol/L)3 2C12+4AgNO3===4AgCl+2N2O5+O2 陽極 N2O4-2e-+2HNO3===2N2O5+2H+

【解析】

（1）①根據題目已知條件：2N2O5（g）===2N2O4（g）+O2（g） △H1=-4.4kJ/mol 為a式,2NO2（g）===N2O4（g） △H2=-55.3 kJ/mol為b式, 則反應2N2O5（g）===4NO2（g）+O2（g）為c式；根據蓋斯定律，a-2b=c，所以△H=△H1-2△H2=-4.4kJ/mol-2×（-55.3kJ/mol）=+106.2kJ/mol

②A．根據判斷達到平衡狀態的依據，不同物質的反應速率之比=化學反應計量系數之比，可判定反應達到平衡，v正（N2O5）：v逆（O2）=1:2，即2v正（N2O5）=v逆（O2），A錯誤；

B.反應體系為恒容體系，體積不變，根據反應2N2O5（g）===4NO2（g）+O2（g）遵循質量守恒，反應前后氣體總質量不變，因此反應體系氣體密度不變，不能作為平衡依據，B錯誤；

C.當體系氣體平均摩爾質量不在變化，反應達到平衡狀態，C正確；

D.反應前后氣體不相等的體系，體積分數不在變化，反應達到平衡狀態，D正確。

故答案為A、B。

③該平衡體系正反應為吸熱，△H>0，正反應方向是氣體體積增大的方向，△S>0, 當△H－T△S<0時反應能自發進行，則反應能否進行取決于T，且T值大時，△H－T△S<0。具備該條件的反應，在高溫時能自發進行，在低溫時不能自發進行。故答案為高溫；

實驗Ⅲ中：a點到b點N2O5的濃度減小，反應正向進行，容器體積不變，O2的濃度逐漸增大，由于濃度越大，反應速率越快，因此a點v逆（O2）<b點v逆（O2）。

④v(N2O5)=mol/(L·min)=0.025mol/(L·min)，v(O2)=×0.025mol/(L·min)= 0.0125mol/(L·min)。

⑤用“三段式”求得平衡時c（N2O5）=0.5mol/L，c（NO2）=1mol/L，c（O2）=0.25mol/L，因此，K=(mol/L)3=1(mol/L)3。

（2）氯氣在反應中得到電子作氧化劑，硝酸銀中只有氧元素化合價會升高，所以氧化產物是氧氣，化學反應方程式為2Cl2+4AgNO3===4AgCl+2N2O5+O2

（3）從電解原理來看，N2O4制備N2O5為氧化反應，則N2O5應在陽極區生成，反應式為N2O4-2e-+2HNO3===2N2O5+2H+，故答案為：陽極，N2O4-2e-+2HNO3===2N2O+2H+。