Question

氮是大氣中含量豐富的一種元素，氮及其化合物在生產(chǎn)、生話中有著重要作用，減少氮氧化物的排放是環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容之一．請(qǐng)回答下列氮及其化合物的相關(guān)問題：
（1）據(jù)報(bào)道，意大利科學(xué)家獲得了極具研究?jī)r(jià)值的N₄，其分子結(jié)構(gòu)與白磷分子的正四面體結(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N₄氣體轉(zhuǎn)變?yōu)镹₂反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

N₄（g）=2N₂（g）△H=-882KJ/mol

．
（2）已知NH₃在純氧氣中燃燒可生成N₂和水．據(jù)報(bào)道，NH₃可直接用作車用堿性燃料電池，寫出該電池的負(fù)極反應(yīng)式：

2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O

．
（3）在T₁℃時(shí)，將5mol N₂O₅置于10L固定容積的密閉容器中發(fā)生下列反應(yīng)：2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）；△H＞0．反應(yīng)至5分鐘時(shí)各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，測(cè)得NO₂的體積分?jǐn)?shù)為50%．
①上述平衡體系中O₂的體積分?jǐn)?shù)為

12.5%

，N₂O₅的物質(zhì)的量為

3

mol．
②用O₂表示從0～5min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v（O₂）=

0.02mol/（L?min）

．
③該溫度下的平衡常數(shù)K=

0.1×(0.4)4

(0.3)2

 （代入數(shù)字表達(dá)式，不必計(jì)算化簡(jiǎn)）
④將上述平衡體系的溫度降至T₂℃，密閉容器內(nèi)減小的物理量有

AC

．
A．壓強(qiáng)    B．密度    C．反應(yīng)速率D．N₂O₅的濃度．

Answer 1

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）根據(jù)三段式計(jì)算出各組分的物質(zhì)的量的變化量、平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量；
①根據(jù)體積分?jǐn)?shù)等于計(jì)算O₂的體積分?jǐn)?shù)；根據(jù)三段式計(jì)算結(jié)果回答N₂O₅的物質(zhì)的量；
②根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（O₂）；
③平衡常數(shù)指生成物濃度的系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪之積的比值，即k=

c(O2)?c4(NO2)

c2(N2O5)

；
④該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，降低溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，再根據(jù)選項(xiàng)具體分析．

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）令平衡時(shí)O₂的物質(zhì)的量為nmol，則
    對(duì)于反應(yīng) 2N₂O₅（g）4NO₂（g）+O₂（g），
開始（mol）：5                 0         0
變化（mol）：2n                4n        n
平衡（mol）：5-2n              4n        n
所以

4nmol

(5-2n)mol+4nmol+nmol

×100%=50%，解得n=1，
①平衡時(shí)O₂的物質(zhì)的量為NO₂的

1

4

，所以O(shè)₂的體積分?jǐn)?shù)也為NO₂的體積分?jǐn)?shù)的

1

4

，
所以O(shè)₂的體積分?jǐn)?shù)為

1

4

×50%=12.5%，
平衡時(shí)N₂O₅的物質(zhì)的量為5mol-2nmol=5mol-2×1mol=3mol，
故答案為：12.5%；3mol；
②由上述計(jì)算知平衡時(shí)O₂的質(zhì)的量為1mol，
從0～5min內(nèi)用O₂表示該反應(yīng)的平均速率v（O₂）=

1mol 10L

5min

=0.02mol/（L?min），
故答案為：0.02mol/（L?min）；
③由上述計(jì)算知平衡時(shí)N₂O₅3mol、NO₂4mol、O₂1mol．所以平衡時(shí)N₂O₅的濃度為

3mol

10L

=0.3mol/L，平衡時(shí)NO₂的濃度為

4mol

10L

=0.4mol/L，平衡時(shí)O₂的濃度為

1mol

10L

=0.1mol/L，
所以平衡常數(shù)k=

c(O2)?c4(NO2)

c2(N2O5)

=

0.1×(0.4)4

(0.3)2

，故答案為：

0.1×(0.4)4

(0.3)2

；
④A．該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，降低溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，由于反應(yīng)前氣體體積比反應(yīng)后小，所以壓強(qiáng)減小，故A正確；
B．都為氣體，總質(zhì)量不變，體積不變．所以密度不變，故B錯(cuò)誤；
C．溫度降低，反應(yīng)速率降低，故C正確；
D．該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，降低溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，N₂O₅的濃度增加，故D錯(cuò)誤．
故選：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．