Question

【題目】【加試題】氮及其化合物在生活和生產中應用廣泛。

（1）N2O是一種強大的溫室氣體，在一定條件下，其分解的化學方程式為：2N2O(g)=2N2(g)+O2(g) ΔH<0，你認為該反應的逆反應是否自發進行，請判斷并說明理由___________。

某研究小組為針對N2O的分解進行研究，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，請畫出容器中氣體的總濃度c(總)隨時間t變化的總趨勢圖。_____________

（2）①N2O5是一種新型硝化劑。工業上可用N2O4通過電解制備N2O5，陰、陽極室之間用質子交換膜隔開，兩極電解液分別為稀硝酸溶液和溶有N2O4的無水硝酸，用惰性電極電解時，生成N2O5極室的電極反應式為_____________。

②已知，一定條件下有下列反應：

Ⅰ2N2O5(g)4NO2(g)+ O2(g) ΔH1

Ⅱ2NO2(g)2NO(g)+ O2(g) ΔH2

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

寫出NO和O2的混合物溶于NaOH溶液生成硝酸鹽的熱化學方程式___________。

在容積為2L的恒容密閉容器中充入1.00mol N2O5，假設在T℃時只發生反應Ⅰ、Ⅱ，若達到平衡狀態后O2為1.00mol，NO2為0.400mol,則T℃時反應Ⅰ的平衡常數的值為_________。

（3）NH3和Cr2O3固體在高溫下可以制備多功能材料CrN晶體，其反應為Cr2O3(s)+2NH3(g) 2CrN(s)+3H2O(g)。在800℃時，為降低相同時間內收集到的粗產品中氧的含量，通過提高反應器中NH3(g)流量的工藝手段達成，請解釋可能的原因___________。

Answer 1

【答案】 一定不能，因為該逆反應的ΔS<0、ΔH>0，所以該逆反應不能自發 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流量相當于使c(NH3)濃度增大，若反應為達平衡，反應物濃度增加反應速率加快，一定時間內Cr2O3轉化率提高；若反應達到平衡，反應物濃度增加且帶走H2O(g)，都使平衡轉移，提高Cr2O3的平衡轉戶率。

【解析】（1）根據方程式可知該逆反應的ΔS<0、ΔH>0，所以根據ΔG=ΔH－T·ΔS可知該逆反應一定不能自發。N2O的分解反應是體積增加的可逆反應，則容器中氣體的總濃度c(總)隨時間t變化的總趨勢圖為。（2）①N2O4在陽極失去電子轉化為N2O5，由于電解質溶液顯酸性，則用惰性電極電解時生成N2O5極室的電極反應式為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方程式4NO(g)+3O2(g)+4NaOH(aq)=4NaNO3(aq)+2H2O(1) ΔH=ΔH3-ΔH1-2ΔH2。

設平衡時N2O5是xmol，消耗N2O5是(1－x)mol，反應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Ⅱ的NO2是(2－2x)mol－0.4mol，反應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℃時反應Ⅰ的平衡常數的值為＝0.08。（3）高NH3流量相當于使c(NH3)濃度增大，若反應未達平衡，反應物濃度增加反應速率加快，一定時間內Cr2O3轉化率提高；若反應達到平衡，反應物濃度增加且帶走H2O(g)，都使平衡轉移，提高Cr2O3的平衡轉化率。