Question

氮有多种氧化物，其中N₂O₅是一种新型硝化剂，其性质和制备收到人们的关注．
（1）一定温度下，在恒容密闭容器中N₂O₅可发生下列反应：
2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）；△H＞0
①反应达到平衡后，若再通入一定量氩气，则N₂O₅的转化率将

 

（填“增大”、“减小”、“不变”）．
②如表为反应在T₁温度下的部分实验数据：

t/s	0	500	1000
c（N2O5）/mol?L-1	5.00	3.52	2.48

则500s内N₂O₅的分解速率为

 

．
③一定温度下，在2L恒容密闭容器中加入2mol N₂O₅，达到平衡时，气体的压强为原来的

3

2

，（不考虑NO₂聚合成N₂O₄），则N₂O₅的转化率a₁=

 

，该温度下反应的平衡常数K=

 

．
（2）如图1所示装置可用于制备N₂O₅，则N₂O₅在电解池的

 

区生成，其电极反应式为

 

．

（3）如图2：V（NO）：V（O₂）=3：1．当抽去NO和O₂之间的隔板后，NO和O₂反应后成NO₂，部分NO₂聚合成N₂O₄（N₂O₄此时为气态）．当体系达到平衡后，U形毛细管两端汞面高度差由反应前10cm变为7.1cm．假设温度不变，且隔板及U形毛细管的体积都忽略不计，此时混合气体的平均相对分子质量为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,电解原理

专题：化学平衡专题,电化学专题

分析：（1））①恒温恒容下，通入氮气，反应混合物个组分的浓度不变，平衡不移动；
②由图可知，500s内N₂O₅的浓度变化量为5mol/L-3.52mol/L=1.48mol/L，根据v=

△c

△t

计算N₂O₅的分解速率；
③根据

P(平衡)

P(初始)

=

n(平衡)

n(初始)

列式计算出达到平衡时总的物质的量，然后根据差量法计算出达到平衡时各组分的物质的量、浓度，最后根据转化率、平衡常数表达式进行计算．
（2）由N₂O₄制取N₂O₅需要是去电子，所以N₂O₅在阳极区生成；
（3）设出一氧化氮和氧气的物质的量及二氧化氮的转化率，然后根据

P(平衡)

P(初始)

=

n(平衡)

n(初始)

列式计算出二氧化氮转化率，最后计算出混合气体的平均相对分子质量．

解答： 解：（1））①恒温恒容下，通入氮气，反应混合物个组分的浓度不变，平衡不移动，N₂O₅的转化率不变，
故答案为：不变；
②由图可知，500s内N₂O₅的浓度变化量为5mol/L-3.52mol/L=1.48mol/L，故N₂O₅的分解速率为

1.48mol/L

500s

=0.00296 mol?L^-1?s^-1，
故答案为：0.00296 mol?L^-1?s^-1；
③恒温恒容条件下，压强之比等于气体的物质的量之比，即：

P(平衡)

P(初始)

=

n(平衡)

n(初始)

，气体的压强为原来的

3

2

，则说明反应后气体的物质的量为：2mol×

3

2

=3mol，根据差量法可得：
 2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g），△n
  2          4        1        3
 

2

3

mol       

4

3

mol     

1

3

mol   1mol
则N₂O₅的转化率a₁=

2 3 mol

2mol

×100%≈33.3%；
达到平衡时五氧化二氮的浓度为：

2mol- 2 3 mol

2L

=

2

3

mol/L，二氧化氮的浓度为：

4 3 mol

2L

=

2

3

mol/L，氧气的浓度为：

1 3 mol

2L

=

1

6

mol/L，
则该温度下反应的平衡常数K=

c(O2)?c(NO2)4

c(N2O5)2

=

( 1 6 )×( 2 3 )4

( 2 3 )2

=

2

27

，
故答案为：33.3%；

2

27

；
（2）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，电极反应式为：N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺，
故答案为：阳极；N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺；
（3）设反应前NO为3 mol，O₂为1 mol，NO₂转化率为x
则：2NO+O₂ =2NO₂，
    2     1    2    
  2mol  1mol  2mol
平衡时二氧化氮的物质的量为2x，
     则：2NO₂ ?N₂O₄，
反应前：2mol    0
转化：2xmol      xmol
平衡时：2（1-x）mol xmol
平衡时气体的总物质的量为：n（NO）+n（NO₂）+n（N₂O₄）=1mol+2mol-2xmol+xmol=（3-x）mol，
所以T、V恒定时，

P(平衡)

P(初始)

=

n(平衡)

n(初始)

，
则

3-x

4

=

7.1

10

，
解得：x=0.16，平衡时气体的总物质的量为：3mol-0.16mol=2.84mol，
所以混合气体的平均相对分子质量为：

30×3+32×1

2.84

≈43.0，
故答案为：43.0．

点评：本题为拼合型，涉及化学反应速率计算、化学平衡移动与计算、平衡常数的计算与运用、电解原理等，题目难度较大，题量大、计算量较大，是对学生心理素质的考验，注意掌握平衡常数在化学平衡计算的运用，（3）为难点和易错点，注意掌握计算方法．