Question

【题目】N2O5是一种新型硝化剂，其性质和制备备受人们的关注。

（1）一定温度下，在2L恒容密闭的容器中充入2.0molN2O5发生反应：2N2O5（g）4NO2（g）+O2（g）。在三种不同的条件下进行实验，N2O5的浓度随时间的变化如图所示。

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

2NO2（g）===N2O4（g） △H2=-55.3 kJ/mol

则反应2N2O5（g）===4NO2（g）+O2（g）的△H=________。

②下列不能说明该反应已达平衡状态的是___（填序号）。

A．v正（N2O5）=2v逆（O2）

B．混合气体密度不变

C．混合体平均摩尔质量

D．NO2的体积分数不变

③该反应自发进行的条件是____（填“高温”或“低温”），实验Ⅲ中：a点v逆（O2）____（填“<”或“>”）b点v逆（O2）。

④实验Ⅱ从反应开始至平衡时，v（O2）=____mol/（L·min）。

⑤列式并计算该反应在800℃时的平衡常数K=_______。

（2）1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，反应得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体，该反应的化学方程式为_______。

（3）N2O5也可采用“电解法”制备，装置如图所示。

则N2O5在电解池的____（填“阴极”或“阳极”）室生成，其电极反应式为_____。

Answer 1

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

【解析】

（1）①根据题目已知条件：2N2O5（g）===2N2O4（g）+O2（g） △H1=-4.4kJ/mol 为a式,2NO2（g）===N2O4（g） △H2=-55.3 kJ/mol为b式, 则反应2N2O5（g）===4NO2（g）+O2（g）为c式；根据盖斯定律，a-2b=c，所以△H=△H1-2△H2=-4.4kJ/mol-2×（-55.3kJ/mol）=+106.2kJ/mol

②A．根据判断达到平衡状态的依据，不同物质的反应速率之比=化学反应计量系数之比，可判定反应达到平衡，v正（N2O5）：v逆（O2）=1:2，即2v正（N2O5）=v逆（O2），A错误；

B.反应体系为恒容体系，体积不变，根据反应2N2O5（g）===4NO2（g）+O2（g）遵循质量守恒，反应前后气体总质量不变，因此反应体系气体密度不变，不能作为平衡依据，B错误；

C.当体系气体平均摩尔质量不在变化，反应达到平衡状态，C正确；

D.反应前后气体不相等的体系，体积分数不在变化，反应达到平衡状态，D正确。

故答案为A、B。

③该平衡体系正反应为吸热，△H>0，正反应方向是气体体积增大的方向，△S>0, 当△H－T△S<0时反应能自发进行，则反应能否进行取决于T，且T值大时，△H－T△S<0。具备该条件的反应，在高温时能自发进行，在低温时不能自发进行。故答案为高温；

实验Ⅲ中：a点到b点N2O5的浓度减小，反应正向进行，容器体积不变，O2的浓度逐渐增大，由于浓度越大，反应速率越快，因此a点v逆（O2）<b点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”求得平衡时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）氯气在反应中得到电子作氧化剂，硝酸银中只有氧元素化合价会升高，所以氧化产物是氧气，化学反应方程式为2Cl2+4AgNO3===4AgCl+2N2O5+O2

（3）从电解原理来看，N2O4制备N2O5为氧化反应，则N2O5应在阳极区生成，反应式为N2O4-2e-+2HNO3===2N2O5+2H+，故答案为：阳极，N2O4-2e-+2HNO3===2N2O+2H+。