Question

氮是大氣中含量豐富的一種元素，請回答下列氦及其化合物的相關問題：
（1）N₄結構與白鱗分子的結構相似．已知斷裂1molN-N鍵吸收167kj熱量，生成1molN=N鍵放出942kj熱量，請寫出通常條件下N₄氣體完全轉變?yōu)镹₂反應的熱化學方程式：

 

（2）NH₃可直接用作車用燃料電池產(chǎn)物無污染，寫出堿性介質下該電池的負極反應式：

 

（3）對于平衡：2NO₂（g）?N₂O₄（g），在相同條件下，分別將2molNO₂置于恒壓容器Ⅰ和恒容容器Ⅱ中，起始時兩容器體積相同，保持溫度不變充分反應．
①該反應的平衡常數(shù)表達式為

 

，圖中已畫出容器Ⅱ中NO₂的V_正隨時間變化的曲線，請在圖中畫出N₂O₄的V_正隨時間變化的曲線
②達到平衡后，兩容器中N₂O₄的體積分數(shù)關系是Ⅰ

 

Ⅱ．（填“＞”、“＜”或“=”）
③t₁時刻分別向兩容器的平衡體系中再加入2mol NO₂，t₂時刻再次達到平衡．
 下列說法正確的是

 

．
A．t₁時刻兩容器中平衡均向右移動
B．t₂時刻若再向兩容器中加入稀有氣體，兩容器中平衡均向右移動
C．t₂時刻再次達到平衡時，兩容器中N₂O₄的體積分數(shù)關系是Ⅰ＜Ⅱ
D．t₂時刻再次達到平衡時，兩容器中NO₂的濃度關系是Ⅰ＞Ⅱ

Answer 1

考點：化學平衡的計算,熱化學方程式,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）N₄氣體轉變?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N₄分子中含有6個N-N鍵，根據(jù)能量的變化寫出熱化學反應方程式；
（2）原電池中，負極上失去電子發(fā)生氧化反應，注意結合電解質溶液的酸堿性寫電極反應式；
（3）①根據(jù)化學平衡常數(shù)的定義書寫；N₂O₄的V_正隨時間變化逐漸減小；
②反應起始時，NO₂的濃度相同、溫度相同、壓強相同，反應速率相同，容器Ⅱ中壓強降低，容器Ⅰ體積可變，壓強不變，故反應達到平衡時，兩容器內(nèi)的壓強關系是p（Ⅰ）＞p（Ⅱ）；
③t₁時刻分別向兩容器的平衡體系中再加入2mol NO₂，t₂時刻再次達到平衡時，由于Ⅰ是恒溫恒壓，平衡為等效平衡；Ⅱ是恒溫恒容，平衡右移．

解答： 解：（1）根據(jù)原子守恒知，一個N₄分子生成2個N₂分子，一個N₄分子中含有6個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，所以該反應放出1884KJ-1002KJ=882KJ能量，所以熱化學反應方程式為N₄（g）=2N₂（g）△H=-882KJ/mol，
故答案為：N₄（g）=2N₂（g）△H=-882KJ/mol；
（2）原電池中，負極上失去電子發(fā)生氧化反應，該反應中氨氣發(fā)生氧化反應，所以負極上發(fā)生的反應是：氨氣失電子和氫氧根離子反應生成氮氣和水，電極反應式為
2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，故答案為：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；
（3）①對于平衡：2NO₂（g）?N₂O₄（g），該反應的平衡常數(shù)表達式為K=

c(N2O4)

c2(NO2)

；N₂O₄的V_正隨時間變化逐漸減小，故圖象為，故答案為：K=

c(N2O4)

c2(NO2)

；；
②反應起始時，NO₂的濃度相同、溫度相同、壓強相同，反應速率相同，容器Ⅱ中壓強降低，容器Ⅰ體積可變，壓強不變，故反應達到平衡時，兩容器內(nèi)的壓強關系是p（Ⅰ）＞p（Ⅱ），Ⅰ中平衡正向進行，平衡時N₂O₄體積分數(shù)增大，兩容器中N₂O₄的體積分數(shù)關系是Ⅰ＞Ⅱ，故答案為：＞；
③t₁時刻分別向兩容器的平衡體系中再加入2mol NO₂，t₂時刻再次達到平衡時，由于Ⅰ是恒溫恒壓，平衡為等效平衡；Ⅱ是恒溫恒容，平衡右移．
A．t₁時刻NO₂濃度均增加，故平衡均右移，故A正確
B．t₂時刻若再向兩容器中加入稀有氣體，Ⅰ平衡左移，Ⅱ不移動，故B錯誤；
C．t₂時刻再次達到平衡時，Ⅰ為等效平衡，Ⅱ是恒溫恒容，平衡右移，所以兩容器中N₂O₄的體積分數(shù)關系是Ⅰ＜Ⅱ，故C正確；
D．t₂時刻再次達到平衡時，Ⅰ為等效平衡，Ⅱ是恒溫恒容，平衡右移，兩容器中NO₂的濃度關系是Ⅰ＜Ⅱ，故D錯誤；
故答案為：AC．

點評：本題考查了反應熱、原電池、化學平衡移動、化學平衡常數(shù)及計算等，難度中等，考查學生分析和解決問題的能力和對知識的掌握．