Question

【題目】【加試題】氮及其化合物在生活和生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。

（1）N2O是一種強(qiáng)大的溫室氣體，在一定條件下，其分解的化學(xué)方程式為：2N2O(g)=2N2(g)+O2(g) ΔH<0，你認(rèn)為該反應(yīng)的逆反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行，請(qǐng)判斷并說(shuō)明理由___________。

某研究小組為針對(duì)N2O的分解進(jìn)行研究，常溫下，在1L恒容容器中充入0.100mol N2O氣體，加熱到一定溫度后使之反應(yīng)，請(qǐng)畫(huà)出容器中氣體的總濃度c(總)隨時(shí)間t變化的總趨勢(shì)圖。_____________

（2）①N2O5是一種新型硝化劑。工業(yè)上可用N2O4通過(guò)電解制備N(xiāo)2O5，陰、陽(yáng)極室之間用質(zhì)子交換膜隔開(kāi)，兩極電解液分別為稀硝酸溶液和溶有N2O4的無(wú)水硝酸，用惰性電極電解時(shí)，生成N2O5極室的電極反應(yīng)式為_____________。

②已知，一定條件下有下列反應(yīng)：

Ⅰ2N2O5(g)4NO2(g)+ O2(g) ΔH1

Ⅱ2NO2(g)2NO(g)+ O2(g) ΔH2

Ⅲ2NaOH(aq)+N2O5(g)=2NaNO3(aq)+H2O(1) ΔH3

寫(xiě)出NO和O2的混合物溶于NaOH溶液生成硝酸鹽的熱化學(xué)方程式___________。

在容積為2L的恒容密閉容器中充入1.00mol N2O5，假設(shè)在T℃時(shí)只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ，若達(dá)到平衡狀態(tài)后O2為1.00mol，NO2為0.400mol,則T℃時(shí)反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)的值為_________。

（3）NH3和Cr2O3固體在高溫下可以制備多功能材料CrN晶體，其反應(yīng)為Cr2O3(s)+2NH3(g) 2CrN(s)+3H2O(g)。在800℃時(shí)，為降低相同時(shí)間內(nèi)收集到的粗產(chǎn)品中氧的含量，通過(guò)提高反應(yīng)器中NH3(g)流量的工藝手段達(dá)成，請(qǐng)解釋可能的原因___________。

Answer 1

【答案】 一定不能，因?yàn)樵撃娣磻?yīng)的ΔS<0、ΔH>0，所以該逆反應(yīng)不能自發(fā) N2O4-2e-+2HNO3=2N2O5+2H+ 4NO(g)+3O2(g)+4NaOH(aq)=4NaNO3(aq)+2H2O(1) ΔH=ΔH3-ΔH1-2ΔH2 8.00×10-2 高NH3流量相當(dāng)于使c(NH3)濃度增大，若反應(yīng)為達(dá)平衡，反應(yīng)物濃度增加反應(yīng)速率加快，一定時(shí)間內(nèi)Cr2O3轉(zhuǎn)化率提高；若反應(yīng)達(dá)到平衡，反應(yīng)物濃度增加且?guī)ё逪2O(g)，都使平衡轉(zhuǎn)移，提高Cr2O3的平衡轉(zhuǎn)戶(hù)率。

【解析】（1）根據(jù)方程式可知該逆反應(yīng)的ΔS<0、ΔH>0，所以根據(jù)ΔG=ΔH－T·ΔS可知該逆反應(yīng)一定不能自發(fā)。N2O的分解反應(yīng)是體積增加的可逆反應(yīng)，則容器中氣體的總濃度c(總)隨時(shí)間t變化的總趨勢(shì)圖為。（2）①N2O4在陽(yáng)極失去電子轉(zhuǎn)化為N2O5，由于電解質(zhì)溶液顯酸性，則用惰性電極電解時(shí)生成N2O5極室的電極反應(yīng)式為N2O4-2e-+2HNO3=2N2O5+2H+。②已知：

Ⅰ2N2O5(g)4NO2(g)+ O2(g) ΔH1

Ⅱ2NO2(g)2NO(g)+ O2(g) ΔH2

Ⅲ2NaOH(aq)+N2O5(g)=2NaNO3(aq)+H2O(1) ΔH3

根據(jù)蓋斯定律可知Ⅲ－Ⅰ－2×Ⅱ即得到NO和O2的混合物溶于NaOH溶液生成硝酸鹽的熱化學(xué)方程式4NO(g)+3O2(g)+4NaOH(aq)=4NaNO3(aq)+2H2O(1) ΔH=ΔH3-ΔH1-2ΔH2。

設(shè)平衡時(shí)N2O5是xmol，消耗N2O5是(1－x)mol，反應(yīng)Ⅰ中生成氧氣和NO2分別是0.5×(1－x)mol、(2－2x)mol，因此參加反應(yīng)Ⅱ的NO2是(2－2x)mol－0.4mol，反應(yīng)Ⅱ中生成氧氣是(1－x)mol－0.2mol，則(1－x)mol－0.2mol+0.5×(1－x)mol＝1mol，解得x＝0.2，則平衡時(shí)N2O5(g)、NO2(g)、O2(g)的濃度分別是0.1mol/L、0.2mol/L、0.5mol/L，因此T℃時(shí)反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)的值為＝0.08。（3）高NH3流量相當(dāng)于使c(NH3)濃度增大，若反應(yīng)未達(dá)平衡，反應(yīng)物濃度增加反應(yīng)速率加快，一定時(shí)間內(nèi)Cr2O3轉(zhuǎn)化率提高；若反應(yīng)達(dá)到平衡，反應(yīng)物濃度增加且?guī)ё逪2O(g)，都使平衡轉(zhuǎn)移，提高Cr2O3的平衡轉(zhuǎn)化率。