Question

氮是大气中含量丰富的一种元素，请回答下列氦及其化合物的相关问题：
（1）N₄结构与白鳞分子的结构相似．已知断裂1molN-N键吸收167kj热量，生成1molN=N键放出942kj热量，请写出通常条件下N₄气体完全转变为N₂反应的热化学方程式：

 

（2）NH₃可直接用作车用燃料电池产物无污染，写出碱性介质下该电池的负极反应式：

 

（3）对于平衡：2NO₂（g）?N₂O₄（g），在相同条件下，分别将2molNO₂置于恒压容器Ⅰ和恒容容器Ⅱ中，起始时两容器体积相同，保持温度不变充分反应．
①该反应的平衡常数表达式为

 

，图中已画出容器Ⅱ中NO₂的V_正随时间变化的曲线，请在图中画出N₂O₄的V_正随时间变化的曲线
②达到平衡后，两容器中N₂O₄的体积分数关系是Ⅰ

 

Ⅱ．（填“＞”、“＜”或“=”）
③t₁时刻分别向两容器的平衡体系中再加入2mol NO₂，t₂时刻再次达到平衡．
 下列说法正确的是

 

．
A．t₁时刻两容器中平衡均向右移动
B．t₂时刻若再向两容器中加入稀有气体，两容器中平衡均向右移动
C．t₂时刻再次达到平衡时，两容器中N₂O₄的体积分数关系是Ⅰ＜Ⅱ
D．t₂时刻再次达到平衡时，两容器中NO₂的浓度关系是Ⅰ＞Ⅱ

Answer 1

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：（1）N₄气体转变为N₂气体先破坏N₄分子N-N键吸收能量，再生成N₂分子形成N≡N键放出能量，注意一个N₄分子中含有6个N-N键，根据能量的变化写出热化学反应方程式；
（2）原电池中，负极上失去电子发生氧化反应，注意结合电解质溶液的酸碱性写电极反应式；
（3）①根据化学平衡常数的定义书写；N₂O₄的V_正随时间变化逐渐减小；
②反应起始时，NO₂的浓度相同、温度相同、压强相同，反应速率相同，容器Ⅱ中压强降低，容器Ⅰ体积可变，压强不变，故反应达到平衡时，两容器内的压强关系是p（Ⅰ）＞p（Ⅱ）；
③t₁时刻分别向两容器的平衡体系中再加入2mol NO₂，t₂时刻再次达到平衡时，由于Ⅰ是恒温恒压，平衡为等效平衡；Ⅱ是恒温恒容，平衡右移．

解答： 解：（1）根据原子守恒知，一个N₄分子生成2个N₂分子，一个N₄分子中含有6个N-N键，破坏1molN₄分子中含有6molN-N键需要吸收167kJ/mol×6mol=1002KJ能量；
生成2molN≡N键放出942kJ/mol×2mol=1884KJ能量，所以该反应放出1884KJ-1002KJ=882KJ能量，所以热化学反应方程式为N₄（g）=2N₂（g）△H=-882KJ/mol，
故答案为：N₄（g）=2N₂（g）△H=-882KJ/mol；
（2）原电池中，负极上失去电子发生氧化反应，该反应中氨气发生氧化反应，所以负极上发生的反应是：氨气失电子和氢氧根离子反应生成氮气和水，电极反应式为
2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，故答案为：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；
（3）①对于平衡：2NO₂（g）?N₂O₄（g），该反应的平衡常数表达式为K=

c(N2O4)

c2(NO2)

；N₂O₄的V_正随时间变化逐渐减小，故图象为，故答案为：K=

c(N2O4)

c2(NO2)

；；
②反应起始时，NO₂的浓度相同、温度相同、压强相同，反应速率相同，容器Ⅱ中压强降低，容器Ⅰ体积可变，压强不变，故反应达到平衡时，两容器内的压强关系是p（Ⅰ）＞p（Ⅱ），Ⅰ中平衡正向进行，平衡时N₂O₄体积分数增大，两容器中N₂O₄的体积分数关系是Ⅰ＞Ⅱ，故答案为：＞；
③t₁时刻分别向两容器的平衡体系中再加入2mol NO₂，t₂时刻再次达到平衡时，由于Ⅰ是恒温恒压，平衡为等效平衡；Ⅱ是恒温恒容，平衡右移．
A．t₁时刻NO₂浓度均增加，故平衡均右移，故A正确
B．t₂时刻若再向两容器中加入稀有气体，Ⅰ平衡左移，Ⅱ不移动，故B错误；
C．t₂时刻再次达到平衡时，Ⅰ为等效平衡，Ⅱ是恒温恒容，平衡右移，所以两容器中N₂O₄的体积分数关系是Ⅰ＜Ⅱ，故C正确；
D．t₂时刻再次达到平衡时，Ⅰ为等效平衡，Ⅱ是恒温恒容，平衡右移，两容器中NO₂的浓度关系是Ⅰ＜Ⅱ，故D错误；
故答案为：AC．

点评：本题考查了反应热、原电池、化学平衡移动、化学平衡常数及计算等，难度中等，考查学生分析和解决问题的能力和对知识的掌握．