Question

【题目】氮和氮的化合物在工农业生产、国防和生活中都有极其广泛的用途。请回答下列与氮元素有关的问题：

（1）亚硝酸氯(结构式为Cl-N=O)是有机合成中的重要试剂，可由Cl2和NO在通常反应条件下制得，反应方程式为2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)。已知几种化学键的键能数据如表所示：

当Cl2与NO反应生成ClNO的过程中转移了4mol电子，理论上放出的热量为___kJ。(用数字和字母表示)

（2）温度一定时，在一个体积为1L的密闭容器中通入2moNO和1molCl2，10min时ClNO体积占气体总体积40%，反应开始到10min内NO的平均V(NO)=____mol·L-1·min-1。

（3）利用电化学原理，将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池，装置如图所示：

电池工作时，NO2转变成绿色硝化剂Y(N2O5)，可循环使用，则石墨Ⅱ为电源___极，石墨Ⅱ附近发生的电极反应式为____。

Answer 1

【答案】(578-4a)kJ 0.1mol·L-1·min-1 正极 O2+2N2O5+4e－═4NO3－

【解析】

（1）2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g），反应的焓变△H=反应物总键能-生成物总键能，据此计算；

（2）根据v=△C/△t计算；

（3）甲池工作时，NO2转变成N2O5，说明氮元素的化合价升高，石墨Ⅰ为负极，电极反应式为NO2+NO3－-e－=N2O5，石墨Ⅱ为正极O2+2N2O5+4e－═4NO3－。

（1）2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g），1mol Cl2参与反应发生焓变△H=243KJ·mol－1+2×630KJ·mol－1-2×（aKJ·mol－1+607KJ·mol－1）=(289-2a)kJ·mol－1，此时转移2mol电子，则有4mol电子转移时，热量变化为(578-4a)kJ;

（2）反应后各物质变化为

2NO+Cl2=2ClNO

起始物质的量 2 1 0

转化物质的量 2x x 2x

平衡物质的量 2-2x 1-x 2x

2x/(2-2x+1-x+2x)=0.4

x=0.5

V(NO)= 0.1mol·L-1·min-1。

（3）甲池工作时，NO2转变成N2O5，说明氮元素的化合价升高，石墨Ⅰ为负极，电极反应式为NO2+NO3－-e－=N2O5，石墨Ⅱ为正极，电极反应：O2+2N2O5+4e－═4NO3－。