Question

【题目】（1）某科研小组研究：在恒温、恒容(容器容积为2L，)下N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)反应的变化。初始条件n (H2)= 3mol 、n (N2)=1mol，反应达到平衡时H2的转化率为60%，NH3的体积分数约为43%

①此条件下反应的平衡常数K= 。

②若初始条件n (NH3)= 2mol，反应达到平衡时NH3的转化率为 ，

③若初始条件n (H2)= 6mol 、n (N2) =2mol，反应达到平衡时NH3的体积分数 43%，此时移除0.5 mol NH3 ，再次达到平衡时NH3的体积分数 43% (填 “>、<、=”)

（2）N2O5是一种新型硝化剂，其性质和制备受到人们的关注。

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)，ΔH>0

①下表为该反应在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NO2的平均生成速率为 。

②现以NO2、O2、N2O5、熔融盐NaNO3组成的燃料电池，采用电解法制备N2O5，装置如图所示。

写出石墨I电极上发生反应的电极反应式 。

在电解池中生成N2O5的电极反应式为 。

Answer 1

【答案】（1）①K=8.3 (25/3)。②转化率为40%，③ > ， > ；

（2）①0.00592 molL-1s-1。②石墨I电极反应式NO2 + NO3— - e—=N2O5

【解析】

试题分析：（1）①据H2的转化率可求得反应的H2 3mol×60%=1.8mol，浓度为0.9mol/L，则有

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

反应前(mol/L) 0.5 1.5 0

反应了(mol/L) 0.3 0.9 0.6

平衡后(mol/L) 0.2 0.6 0.6

所以：K==8.3，故答案为：8.3；

②相同条件下，初始时加入n(H2)=3mol、n(N2)=1mol和加入n(NH3)=2mol，按等效平衡理论，达到平衡状态时，各物质的组成完全相同，

则有 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

反应前(mol/L) 0 0 1

反应了(mol/L) 0.2 0.6 0.4

平衡后(mol/L) 0.2 0.6 0.6

α(NH3)=×100%=40%，故答案为：40%；

③因为体积为2L不变，增大反应物的量，相当于加压，平衡正向移动，NH3的体积分数比原平衡大；取出0.5molNH3等于少加了0.25molN2和0.75molH2，但相对于原平衡，还是增大反应物的量，平衡正向移动，NH3的体积分数还是比原平衡大，故答案为：＞；＞；

（2）①500s内，△c(N2O5)=(5.00-3.52)molL-1=1.48molL-1，则△c(NO2)=×△c(N2O5)=2×1.48molL-1 =2.96molL-1，v(NO2)==5.92×10-3mol/(Ls)，故答案为：5.92×10-3mol/(Ls)；

②由4NO2(g)+O2(g)=2N2O5(g)可知，NO2被氧化，因此石墨Ⅰ作为负极，电极方程式为NO2+NO3--e-═N2O5，石墨Ⅱ通入氧气，发生还原反应，为原电池的正极，电极方程式为O2+2N2O5+4e-═4NO3-，左侧Pt为阳极，N2O4→N2O5，氮元素化合价升高，发生氧化反应，阳极电极反应式为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+，阴极发生2H++2e-=H2↑的反应，因此应该在左侧生成N2O5，即在阳极区域生成，故答案为：NO2+NO3--e-═N2O5；N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+。