Question

【题目】【加试题】氮及其化合物在生活和生产中应用广泛。

（1）N2O是一种强大的温室气体，在一定条件下，其分解的化学方程式为：2N2O(g)=2N2(g)+O2(g) ΔH<0，你认为该反应的逆反应是否自发进行，请判断并说明理由___________。

某研究小组为针对N2O的分解进行研究，常温下，在1L恒容容器中充入0.100mol N2O气体，加热到一定温度后使之反应，请画出容器中气体的总浓度c(总)随时间t变化的总趋势图。_____________

（2）①N2O5是一种新型硝化剂。工业上可用N2O4通过电解制备N2O5，阴、阳极室之间用质子交换膜隔开，两极电解液分别为稀硝酸溶液和溶有N2O4的无水硝酸，用惰性电极电解时，生成N2O5极室的电极反应式为_____________。

②已知，一定条件下有下列反应：

Ⅰ2N2O5(g)4NO2(g)+ O2(g) ΔH1

Ⅱ2NO2(g)2NO(g)+ O2(g) ΔH2

Ⅲ2NaOH(aq)+N2O5(g)=2NaNO3(aq)+H2O(1) ΔH3

写出NO和O2的混合物溶于NaOH溶液生成硝酸盐的热化学方程式___________。

在容积为2L的恒容密闭容器中充入1.00mol N2O5，假设在T℃时只发生反应Ⅰ、Ⅱ，若达到平衡状态后O2为1.00mol，NO2为0.400mol,则T℃时反应Ⅰ的平衡常数的值为_________。

（3）NH3和Cr2O3固体在高温下可以制备多功能材料CrN晶体，其反应为Cr2O3(s)+2NH3(g) 2CrN(s)+3H2O(g)。在800℃时，为降低相同时间内收集到的粗产品中氧的含量，通过提高反应器中NH3(g)流量的工艺手段达成，请解释可能的原因___________。

Answer 1

【答案】 一定不能，因为该逆反应的ΔS<0、ΔH>0，所以该逆反应不能自发 N2O4-2e-+2HNO3=2N2O5+2H+ 4NO(g)+3O2(g)+4NaOH(aq)=4NaNO3(aq)+2H2O(1) ΔH=ΔH3-ΔH1-2ΔH2 8.00×10-2 高NH3流量相当于使c(NH3)浓度增大，若反应为达平衡，反应物浓度增加反应速率加快，一定时间内Cr2O3转化率提高；若反应达到平衡，反应物浓度增加且带走H2O(g)，都使平衡转移，提高Cr2O3的平衡转户率。

【解析】（1）根据方程式可知该逆反应的ΔS<0、ΔH>0，所以根据ΔG=ΔH－T·ΔS可知该逆反应一定不能自发。N2O的分解反应是体积增加的可逆反应，则容器中气体的总浓度c(总)随时间t变化的总趋势图为。（2）①N2O4在阳极失去电子转化为N2O5，由于电解质溶液显酸性，则用惰性电极电解时生成N2O5极室的电极反应式为N2O4-2e-+2HNO3=2N2O5+2H+。②已知：

Ⅰ2N2O5(g)4NO2(g)+ O2(g) ΔH1

Ⅱ2NO2(g)2NO(g)+ O2(g) ΔH2

Ⅲ2NaOH(aq)+N2O5(g)=2NaNO3(aq)+H2O(1) ΔH3

根据盖斯定律可知Ⅲ－Ⅰ－2×Ⅱ即得到NO和O2的混合物溶于NaOH溶液生成硝酸盐的热化学方程式4NO(g)+3O2(g)+4NaOH(aq)=4NaNO3(aq)+2H2O(1) ΔH=ΔH3-ΔH1-2ΔH2。

设平衡时N2O5是xmol，消耗N2O5是(1－x)mol，反应Ⅰ中生成氧气和NO2分别是0.5×(1－x)mol、(2－2x)mol，因此参加反应Ⅱ的NO2是(2－2x)mol－0.4mol，反应Ⅱ中生成氧气是(1－x)mol－0.2mol，则(1－x)mol－0.2mol+0.5×(1－x)mol＝1mol，解得x＝0.2，则平衡时N2O5(g)、NO2(g)、O2(g)的浓度分别是0.1mol/L、0.2mol/L、0.5mol/L，因此T℃时反应Ⅰ的平衡常数的值为＝0.08。（3）高NH3流量相当于使c(NH3)浓度增大，若反应未达平衡，反应物浓度增加反应速率加快，一定时间内Cr2O3转化率提高；若反应达到平衡，反应物浓度增加且带走H2O(g)，都使平衡转移，提高Cr2O3的平衡转化率。