Question

氮有多種氧化物，其中N₂O₅是一種新型硝化劑，其性質和制備收到人們的關注．
（1）一定溫度下，在恒容密閉容器中N₂O₅可發生下列反應：
2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）；△H＞0
①反應達到平衡后，若再通入一定量氬氣，則N₂O₅的轉化率將______（填“增大”、“減小”、“不變”）．
②如表為反應在T₁溫度下的部分實驗數據：

t/s	0	500	1000
c（N2O5）/mol?L-1	5.00	3.52	2.48

則500s內N₂O₅的分解速率為______．
③一定溫度下，在2L恒容密閉容器中加入2molN₂O₅，達到平衡時，氣體的壓強為原來的

3

2

，（不考慮NO₂聚合成N₂O₄），則N₂O₅的轉化率a₁=______，該溫度下反應的平衡常數K=______．
（2）如圖1所示裝置可用于制備N₂O₅，則N₂O₅在電解池的______區生成，其電極反應式為______．

（3）如圖2：V（NO）：V（O₂）=3：1．當抽去NO和O₂之間的隔板后，NO和O₂反應后成NO₂，部分NO₂聚合成N₂O₄（N₂O₄此時為氣態）．當體系達到平衡后，U形毛細管兩端汞面高度差由反應前10cm變為7.1cm．假設溫度不變，且隔板及U形毛細管的體積都忽略不計，此時混合氣體的平均相對分子質量為______．

Answer 1

（1））①恒溫恒容下，通入氮氣，反應混合物個組分的濃度不變，平衡不移動，N₂O₅的轉化率不變，
故答案為：不變；
②由圖可知，500s內N₂O₅的濃度變化量為5mol/L-3.52mol/L=1.48mol/L，故N₂O₅的分解速率為

1.48mol/L

500s

=0.00296 mol?L^-1?s^-1，
故答案為：0.00296 mol?L^-1?s^-1；
③恒溫恒容條件下，壓強之比等于氣體的物質的量之比，即：

P(平衡)

P(初始)

=

n(平衡)

n(初始)

，氣體的壓強為原來的

3

2

，則說明反應后氣體的物質的量為：2mol×

3

2

=3mol，根據差量法可得：
2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g），△n
2 41 3

2

3

mol

4

3

mol

1

3

mol1mol
則N₂O₅的轉化率a₁=

2 3 mol

2mol

×100%≈33.3%；
達到平衡時五氧化二氮的濃度為：

2mol- 2 3 mol

2L

=

2

3

mol/L，二氧化氮的濃度為：

4 3 mol

2L

=

2

3

mol/L，氧氣的濃度為：

1 3 mol

2L

=

1

6

mol/L，
則該溫度下反應的平衡常數K=

c(O2)?c(NO2)4

c(N2O5)2

=

( 1 6 )×( 2 3 )4

( 2 3 )2

=

2

27

，
故答案為：33.3%；

2

27

；
（2）從電解原理來看，N₂O₄制備N₂O₅為氧化反應，則N₂O₅應在陽極區生成，電極反應式為：N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺，
故答案為：陽極；N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺；
（3）設反應前NO為3 mol，O₂為1 mol，NO₂轉化率為x
則：2NO+O₂ =2NO₂，
2 1 2
2mol 1mol 2mol
平衡時二氧化氮的物質的量為2x，
則：2NO₂ ?N₂O₄，
反應前：2mol 0
轉化：2xmol xmol
平衡時：2（1-x）molxmol
平衡時氣體的總物質的量為：n（NO）+n（NO₂）+n（N₂O₄）=1mol+2mol-2xmol+xmol=（3-x）mol，
所以T、V恒定時，

P(平衡)

P(初始)

=

n(平衡)

n(初始)

，
則

3-x

4

=

7.1

10

，
解得：x=0.16，平衡時氣體的總物質的量為：3mol-0.16mol=2.86mol，
所以混合氣體的平均相對分子質量為：

30×3+32×1

2.86

≈42.9，
故答案為：42.9．