Question

氮是大氣中含量豐富的一種元素，請(qǐng)回答下列氦及其化合物的相關(guān)問題：
（1）N₄結(jié)構(gòu)與白鱗分子的結(jié)構(gòu)相似．已知斷裂1molN-N鍵吸收167kj熱量，生成1molN=N鍵放出942kj熱量，請(qǐng)寫出通常條件下N₄氣體完全轉(zhuǎn)變?yōu)镹₂反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

 

（2）NH₃可直接用作車用燃料電池產(chǎn)物無污染，寫出堿性介質(zhì)下該電池的負(fù)極反應(yīng)式：

 

（3）對(duì)于平衡：2NO₂（g）?N₂O₄（g），在相同條件下，分別將2molNO₂置于恒壓容器Ⅰ和恒容容器Ⅱ中，起始時(shí)兩容器體積相同，保持溫度不變充分反應(yīng)．
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為

 

，圖中已畫出容器Ⅱ中NO₂的V_正隨時(shí)間變化的曲線，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出N₂O₄的V_正隨時(shí)間變化的曲線
②達(dá)到平衡后，兩容器中N₂O₄的體積分?jǐn)?shù)關(guān)系是Ⅰ

 

Ⅱ．（填“＞”、“＜”或“=”）
③t₁時(shí)刻分別向兩容器的平衡體系中再加入2mol NO₂，t₂時(shí)刻再次達(dá)到平衡．
 下列說法正確的是

 

．
A．t₁時(shí)刻兩容器中平衡均向右移動(dòng)
B．t₂時(shí)刻若再向兩容器中加入稀有氣體，兩容器中平衡均向右移動(dòng)
C．t₂時(shí)刻再次達(dá)到平衡時(shí)，兩容器中N₂O₄的體積分?jǐn)?shù)關(guān)系是Ⅰ＜Ⅱ
D．t₂時(shí)刻再次達(dá)到平衡時(shí)，兩容器中NO₂的濃度關(guān)系是Ⅰ＞Ⅱ

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,熱化學(xué)方程式,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）N₄氣體轉(zhuǎn)變?yōu)镹₂氣體先破壞N₄分子N-N鍵吸收能量，再生成N₂分子形成N≡N鍵放出能量，注意一個(gè)N₄分子中含有6個(gè)N-N鍵，根據(jù)能量的變化寫出熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（2）原電池中，負(fù)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，注意結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性寫電極反應(yīng)式；
（3）①根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義書寫；N₂O₄的V_正隨時(shí)間變化逐漸減小；
②反應(yīng)起始時(shí)，NO₂的濃度相同、溫度相同、壓強(qiáng)相同，反應(yīng)速率相同，容器Ⅱ中壓強(qiáng)降低，容器Ⅰ體積可變，壓強(qiáng)不變，故反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，兩容器內(nèi)的壓強(qiáng)關(guān)系是p（Ⅰ）＞p（Ⅱ）；
③t₁時(shí)刻分別向兩容器的平衡體系中再加入2mol NO₂，t₂時(shí)刻再次達(dá)到平衡時(shí)，由于Ⅰ是恒溫恒壓，平衡為等效平衡；Ⅱ是恒溫恒容，平衡右移．

解答： 解：（1）根據(jù)原子守恒知，一個(gè)N₄分子生成2個(gè)N₂分子，一個(gè)N₄分子中含有6個(gè)N-N鍵，破壞1molN₄分子中含有6molN-N鍵需要吸收167kJ/mol×6mol=1002KJ能量；
生成2molN≡N鍵放出942kJ/mol×2mol=1884KJ能量，所以該反應(yīng)放出1884KJ-1002KJ=882KJ能量，所以熱化學(xué)反應(yīng)方程式為N₄（g）=2N₂（g）△H=-882KJ/mol，
故答案為：N₄（g）=2N₂（g）△H=-882KJ/mol；
（2）原電池中，負(fù)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，該反應(yīng)中氨氣發(fā)生氧化反應(yīng)，所以負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是：氨氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成氮?dú)夂退�，電極反應(yīng)式為
2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，故答案為：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；
（3）①對(duì)于平衡：2NO₂（g）?N₂O₄（g），該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

c(N2O4)

c2(NO2)

；N₂O₄的V_正隨時(shí)間變化逐漸減小，故圖象為，故答案為：K=

c(N2O4)

c2(NO2)

；；
②反應(yīng)起始時(shí)，NO₂的濃度相同、溫度相同、壓強(qiáng)相同，反應(yīng)速率相同，容器Ⅱ中壓強(qiáng)降低，容器Ⅰ體積可變，壓強(qiáng)不變，故反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，兩容器內(nèi)的壓強(qiáng)關(guān)系是p（Ⅰ）＞p（Ⅱ），Ⅰ中平衡正向進(jìn)行，平衡時(shí)N₂O₄體積分?jǐn)?shù)增大，兩容器中N₂O₄的體積分?jǐn)?shù)關(guān)系是Ⅰ＞Ⅱ，故答案為：＞；
③t₁時(shí)刻分別向兩容器的平衡體系中再加入2mol NO₂，t₂時(shí)刻再次達(dá)到平衡時(shí)，由于Ⅰ是恒溫恒壓，平衡為等效平衡；Ⅱ是恒溫恒容，平衡右移．
A．t₁時(shí)刻N(yùn)O₂濃度均增加，故平衡均右移，故A正確
B．t₂時(shí)刻若再向兩容器中加入稀有氣體，Ⅰ平衡左移，Ⅱ不移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C．t₂時(shí)刻再次達(dá)到平衡時(shí)，Ⅰ為等效平衡，Ⅱ是恒溫恒容，平衡右移，所以兩容器中N₂O₄的體積分?jǐn)?shù)關(guān)系是Ⅰ＜Ⅱ，故C正確；
D．t₂時(shí)刻再次達(dá)到平衡時(shí)，Ⅰ為等效平衡，Ⅱ是恒溫恒容，平衡右移，兩容器中NO₂的濃度關(guān)系是Ⅰ＜Ⅱ，故D錯(cuò)誤；
故答案為：AC．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了反應(yīng)熱、原電池、化學(xué)平衡移動(dòng)、化學(xué)平衡常數(shù)及計(jì)算等，難度中等，考查學(xué)生分析和解決問題的能力和對(duì)知識(shí)的掌握．