Question

【题目】氮元素可形成多种化合物，在工业生产中具有重要价值。 请回答下列问题：

（1）已知拆开1molH－H 键，1molN－H键， 1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应合成NH3的热化学方程式为 ______________________。

（2）一定温度下，2L密闭容器中充入0.40 mol N2O4，发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，一段时间后达到平衡，测得数据如下：

时间／s	20	40	60	80	100
C(NO2)/(mol/L)	0．12	0．20	0．26	0．30	0.30

①20 s内，v(NO2)=___________mol·L-1·s-1。

②升高温度时，气体颜色加深，则正反应是_________(填“放热”或“吸热”)反应。

③该温度下反应的化学平衡常数数值为_____________。

④相同温度下，若开始向该容器中充入0.80molNO2，则达到平衡后: c(NO2) ______ 0．30mol·L-1(填“>”、 “=”或“<”)

（3）N2O5是一种新型硝化剂，其性质和制备受人们关注。现以 H2、O2、熔融盐 Z(Na2CO3)组成的燃料电池电解制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2。

①写出石墨I电极上发生反应的电极反应式 _____________________________；

②在电解池中生成N2O5的电极反应式为 ____________________________

Answer 1

【答案】（1）N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH＝-92kJ·mol－1

（2）①0.006； ②吸热； ③1.8 ； ④＝。

（3）①H2+CO－2e－=CO2+H2O； ②N2O4+2HNO3－2e－=2N2O5+2H+

【解析】

试题分析：（1）在反应N2+3H22NH3中，断裂3molH-H键，1molN三N键共吸收的能量为3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2molNH3，共形成6molN-H键，放出的能量为6×391kJ=2346kJ，吸收的能量少，放出的能量多，该反应为放热反应，放出的热量为2346kJ-2254kJ=92kJ，N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92kJmol-1；

（2）①20s时NO2的浓度为0.12mol/L，则20s内用二氧化氮表示的平均反应速率v(NO2)=0.12mol/L÷20s=0.006molL-1s-1；

②升高温度时，气体颜色加深，说明升温后平衡向着正向移动，则正反应为吸热反应；

③根据表中数据可知，80s后二氧化氮的浓度不再变化，则80s开始已经达到平衡状态，初始时N2O4的浓度为：c(N2O4)=0.4mol÷2L=0.20mol/L，

N2O4(g)2NO2(g)

开始0.20mol/L 0

转化 0.15mol/L 0.3mol/L

平衡 0.05mol/L 0.3mol/L

该反应在该温度下的平衡常数K==1.8；

④容器容积不变，在相同温度下，若开始时向该容器中充入的是0.80molN2O4，相当于加入了0.40molN2O4，与原平衡互为等效平衡，所以达到平衡时二氧化氮浓度与原平衡时二氧化氮的浓度相等，都是0.30mol/L；

（3）①燃料原电池中，负极上燃料失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为H2+CO32--2e-=CO2+H2O；

②N2O5中氮元素的化合价是+5价，而硝酸中氮元素也是+5价．因此应该在左侧生成N2O5，即在阳极区域生成，据电极反应离子放电顺序可知：阴极发生2H++2e-=H2↑的反应，则阳极为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+。