Question

N₂O₅是一種新型硝化劑，其性質(zhì)和制備受到人們的關(guān)注．
①T℃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
部分實驗數(shù)據(jù)如表所示：

t/s	0	500	1000	1500
c（N2O5）/mol?L-1	5.0	3.8	3.0	3.0

則，0-500s內(nèi)NO₂的平均生成速率為

 

．上述反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

．
②現(xiàn)以H₂、O₂、熔融Na₂CO₃組成的燃料電池為電池，采用電解法制備N₂O₅，裝置如圖所示，其中Y為CO₂

寫出石墨Ⅰ電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式

 

．
在電解池中生成N₂O₅的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：①依據(jù)圖標數(shù)據(jù)分析計算500s內(nèi)N₂O₅（g）消耗的濃度計算生成速率；化學平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值，根據(jù)三段式計算；
②燃料原電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；先根據(jù)化合價判斷生成N₂O₅的電極，再根據(jù)離子的放電順序?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式；

解答： 解：①依據(jù)圖標數(shù)據(jù)分析計算500s內(nèi)N₂O₅（g）消耗的濃度=5.0mol/L-3.8mol/L=1.2mol/L，所以V=

1.2mol/L

500s

=2.4×10^-3 mol/（L?s），
由圖表分析 2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）；
開始（molmol?L^-1）5        0       0        
轉(zhuǎn)化（molmol?L^-1）2        4       1
平衡（molmol?L^-1）3        4       1
化學平衡常數(shù)表達式K=

c 4(NO 2)?c(O 2)

c 2(N 2O 5)

=

4 4×1

3 2

=

256

9

，故答案為：2.4×10^-3 mol/（L?s），

256

9

；
②燃料原電池中，負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+CO₃^2--2e^-=CO₂+H₂O；
N₂O₅中氮元素的化合價是+5價，而硝酸中氮元素也是+5價．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⁺．
故答案為：H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂+H₂O；N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺；

點評：本題考查了化學平衡的計算及其原電池和電解池的工作原理及圖象的分析，難度較大，會根據(jù)化合價的變化確定生成N₂O₅的電極，根據(jù)離子的放電順序?qū)懗鱿鄳?yīng)的電極反應(yīng)式．