Question

8．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），△H＞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5.92×10^-3mol/（L•s）．
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NO₂+NO₃^--e^-═N₂O₅．
在电解池中生成N₂O₅的电极反应式为N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．

Answer 1

分析 ①500s内，△c（N₂O₅）=（5.00-3.52）mol•L^-1=1.48mol•L^-1，则△c（NO₂）=$\frac{4}{2}×$△c（N₂O₅）=2×1.48mol•L^-1=2.96mol•L^-1，带入v=$\frac{△c}{△t}$计算；
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；
先根据化合价判断生成N₂O₅的电极，再根据离子的放电顺序写出电极反应式．

解答 解：①500s内，△c（N₂O₅）=（5.00-3.52）mol•L^-1=1.48mol•L^-1，则△c（NO₂）=$\frac{4}{2}×$△c（N₂O₅）=2×1.48mol•L^-1=2.96mol•L^-1，v（NO₂）=$\frac{2.96mol•L{\;}^{-1}}{500s}$=5.92×10^-3mol/（L•s），
故答案为：5.92×10^-3mol/（L•s）；
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⁺．

点评 本题考查了化学反应速率的计算及其电化学原理的应用，难度较大，根据离子的放电顺序写出相应的电极反应式是关键．