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(shí)驗(yàn)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(xiě)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(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：①依據(jù)圖標(biāo)數(shù)據(jù)分析計(jì)算500s內(nèi)N₂O₅（g）消耗的濃度計(jì)算生成速率；化學(xué)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(jì)算；
②燃料原電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；先根據(jù)化合價(jià)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(biāo)數(shù)據(jù)分析計(jì)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(kāi)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(xué)平衡常數(shù)表達(dá)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(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+CO₃^2--2e^-=CO₂+H₂O；
N₂O₅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(yáng)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(yáng)極為N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．
故答案為：H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂+H₂O；N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡的計(jì)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(huì)根據(jù)化合價(jià)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．