题目内容

3．N2O5是一种新型硝化剂，其性质和制备受到人们的关注．
（1）N2O5与苯发生硝化反应生成的硝基苯的结构简式是．
（2）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，若再通入一定量氮气，则N2O5的转化率将不变（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/s05001000
c（N2O5）/mol•L-15.003.522.48
则500s内N2O5的分解速率为0.00296 mol•L-1•s-1．
③在T2温度下，反应1000s时测得NO2的浓度为4.98mol•L-1，则T2＜T1（填＞、＜或=）．
（3）现以H2、O2、熔融Na2CO3组成的燃料电池采用电解法制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2．

写出石墨Ⅰ电极上发生反应的电极反应式H2+CO32--2e-═H2O+CO2，N2O5在电解池的阳极区生成（填“阳极”或“阴极”）．

分析 （1）苯中1个氢原子被-NO2取代生成硝基苯；
（2）①恒温恒容下，再通入一定量氮气，反应混合物各物质的浓度不变，平衡不移动；
②500s内N2O5的浓度变化为（5-3.52）mol/L=1.48mol/L，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算N2O5的分解速率；
③若T2温度高，反应速率快，未到达平衡时，相同时间内N2O5的浓度减小更大，正反应为吸热反应，到达平衡时温度升高，平衡正向移动，N2O5的浓度会减小．而在T2温度下，反应1000s时测得NO2的浓度为4.98mol•L-1，则此时N2O5的浓度为5mol/L-$\frac{1}{2}$×4.98mol•L-1=2.51mol/L，高于在T1温度下1000s时测得N2O5的浓度，说明T2温度下反应速率较慢；
（3）原电池负极发生氧化反应，由装置图可知，负极上氢气失去电子，与熔盐中碳酸根离子结合生成二氧化碳与水；由N2O4制取N2O5需要是去电子，所以N2O5在阳极区生成．

解答 解：（1）硝基苯的结构简式是，故答案为：；
（2）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由表中数据可知，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$\frac{1.48mol/L}{500s}$=0.00296 mol•L-1•s-1，
故答案为：0.00296 mol•L-1•s-1；
③若T2温度高，反应速率快，未到达平衡时，相同时间内N2O5的浓度减小更大，正反应为吸热反应，到达平衡时温度升高，平衡正向移动，N2O5的浓度会减小．而在T2温度下，反应1000s时测得NO2的浓度为4.98mol•L-1，则此时N2O5的浓度为5mol/L-$\frac{1}{2}$×4.98mol•L-1=2.51mol/L，高于在T1温度下1000s时测得N2O5的浓度，说明T2温度下反应速率较慢，故温度T2＜T1，
故答案为：＜；
（3）原电池负极发生氧化反应，由装置图可知，负极上氢气失去电子，与熔盐中碳酸根离子结合生成二氧化碳与水，负极电极反应式为：H2+CO32--2e-═H2O+CO2，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，
故答案为：H2+CO32--2e-═H2O+CO2；阳极．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、化学反应速率计算、电化学等知识点，（2）中③学生容易考虑反应速率问题，忽略是否到发生平衡移动，难度中等．

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