氮有多种氧化物,其中N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备收到人们的关注。
(1)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反应达到平衡后,若再通入一定量氩气,则N2O5的转化率将___(填“增大”、“减小”、“不变”)。
②下表为反应在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 |
③一定温度下,在2L恒容密闭容器中加入2mol N2O5,达到平衡时,气体的压强为原来的,(不考虑NO2聚合成N2O4),则N2O5的转化率a1= ,该温度下反应的平衡常数K=_______。
(2)如图所示装置可用于制备N2O5,则N2O5在电解池的__________区生成,其电极反应式为_________________________________。
(3)如图:V(NO):V(O2)=3:1。当抽去NO和O2之间的隔板后,NO和O2反应后成NO2,部分NO2聚合成N2O4(N2O4此时为气态)。当体系达到平衡后,U形毛细管两端汞面高度差由反应前10cm变为7.1cm。假设温度不变,且隔板及U形毛细管的体积都忽略不计,此时混合气体的平均相对分子质量为__________。
(1)①不变;②0.00296 mol· L-1· s-1;③1/3;2/27;(2)阳极;N2O4 - 2e- + 2HNO3= 2N2O5 + 2H+;
(3)42.9
题目分析:(1)①一定温度下,在恒容密闭容器中,反应达到平衡后,若再通入一定量氩气,反应混合气的浓度不变,反应速率不变,平衡不移动,则N2O5的转化率不变;②根据v=△c/△t,将题给数据代入计算,500s内N2O5的分解速率为0.00296mol· L-1· s-1;③等温等容的条件下,压强之比等于气体的物质的量之比,根据三行式进行计算,设转化的O2的浓度为x
2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)
起始浓度(mol/L) 1 0 0
转化浓度(mol/L) 2x 4x x
平衡浓度(mol/L)(1-2x) 4x x
依题意得,(1+3x)/1=3/2, x=1/6;N2O5的转化率a1=1/3;将题给数据代入平衡常数表达式
K=c(O2) c4(NO2)/ c2(N2O5)计算得K=2/27;
(2)根据题给装置可知,是利用N2O4来制备N2O5,氮元素的化合价由+4价升高到+5价,发生氧化反应,则N2O5在电解池的阳极区生成,其电极反应式为:N2O4 - 2e- + 2HNO3= 2N2O5 + 2H+;
(3)设反应前NO为3mol,O2为1mol,混合气的总物质的量为4mol,总质量为122g, 根据阿伏伽德罗定律知,等温等容的条件,压强之比等于气体的物质的量之比,结合题给信息,n平/n始=7.1/10;
n平=2.84mol,M平=122g/2.84mol=42.9g/mol,相对分子质量为42.9.