Question

2．N₂O₅是一种新型绿色硝化剂．用硼氢化钠（NaBH₄）燃料电池做电源，电解法制备N₂O₅的装置简图如下（隔膜只允许H⁺ 通过）．

回答下列问题：
（1）电池负极反应式是BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O，电解池阳极生成N₂O₅的电极反应式是N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．
（2）隔膜不允许水分子通过的原因是H₂O 通过隔膜进入阳极，与N₂O₅反应生成HNO₃．N₂O₅在一定温度下可发生分解反应：2N₂O₅ （g）?2N₂O₄（g）+O₂（g）△H＞0，t℃时，向一定容积的密闭容器中通入N₂O₅（g），部分实验数据见下表：

时间/s	0	500	1000	1500
c（N2O5）/mol•L-1	5.00	2.25	2.50	2.50

（3）500s 时，c（O₂）=1.375 mol?L^-1．
（4）t℃时，该反应平衡常数K值为1.25．
（5）下列措施能降低N₂O₅分解率的是③④⑤．
①升温  ②通入N₂  ③通入O₂ ④通入N₂O₅ ⑤NO₂．

Answer 1

分析 （1）通入BH₄^-的一极为原电池的负极，发生氧化反应，BH₄^-失电子生成BO₂^-；电解时，阳极上N₂O₄失电子生成N₂O₅；
（2）N₂O₅与水反应生成HNO₃；
（3）根据N₂O₅的浓度变化计算氧气的浓度变化；
（4）根据K=$\frac{c（{O}_{2}）×{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}$利用三段式法计算；
（5）降低N₂O₅分解率，则化学平衡向逆方向移动，根据影响平衡的因素判断．

解答 解：（1）过氧化氢的一极为原电池的正极，发生还原反应，通入BH₄^-的一极为原电池的负极，发生氧化反应，BH₄^-失电子生成BO₂^-，电极反应式为：BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O；电解时，阳极上N₂O₄失电子生成N₂O₅，其电极方程式为：N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺；
故答案为：BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O；N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺；
（2）在阳极上，N₂O₄失电子生成N₂O₅，如果水分子能够通过隔膜，水分子会和N₂O₅反应生成HNO₃，则不能得到N₂O₅，所以隔膜不允许水分子通过；
故答案为：H₂O 通过隔膜进入阳极，与N₂O₅反应生成HNO₃；
（3）500s 时，△c（N₂O₅）=5.00-2.25=2.75mol•L^-1，由方程式2N₂O₅ （g）?2N₂O₄（g）+O₂（g）可知，c（O₂）=1.375 mol?L^-1；
故答案为：1.375 mol?L^-1；
（4）t℃时，达到平衡状态时，c（N₂O₅）=2.50mol?L^-1，
                              2N₂O₅ （g）?2N₂O₄（g）+O₂（g）
起始（mol?L^-1）：5.00                    0                0
转化（mol?L^-1）：2.50                  2.50             1.25
平衡（mol?L^-1）：2.50                  2.50              1.25
则K=$\frac{c（{O}_{2}）×{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}$=$\frac{1.25×2.5{0}^{2}}{2.5{0}^{2}}$=1.25；
故答案为：1.25；
（5）N₂O₅在一定温度下可发生分解反应：2N₂O₅ （g）?2N₂O₄（g）+O₂（g）△H＞0，
①该反应为吸热反应，升温化学平衡正向移动，N₂O₅的转化率增大，故不选；
②通入N₂ 对化学平衡无影响，N₂O₅的转化率不变，故不选；
③通入O₂，O₂的浓度增大，化学平衡逆向移动，N₂O₅的转化率降低，故选；
④通入N₂O₅，容器内压强大，化学平衡逆向移动，N₂O₅的转化率降低，故选；
⑤通入NO₂，NO₂会部分转化为N₂O₄，N₂O₄的浓度增大，化学平衡逆向移动，N₂O₅的转化率降低，故选；
故答案为：③④⑤．

点评 本题考查了原电池原理和电解原理的应用、化学平衡常数、平衡移动的影响因素等，题目难度中等，注意对化学平衡影响和反应速率影响因素及电化学知识的综合理解和运用，侧重于考查学生的分析能力和应用能力．