Question

5．研究含氮化合物具有重要意义．

（1）反应2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），可用于消除汽车尾气中的有害气体．向恒容密闭容器中充入NO和CO的混合气体，部分物质的浓度变化如图1所示，则在4～6min时反应的平均速率v（N₂）为0.005mol•L^-1．第8min时改变的条件为升温，则该反应的△H＜0（填“＞”或“＜”）；
16min时改反应重新达到平衡的依据是ad（填字母）
a．单位时间内生成a mol CO₂同时生成a mol CO
b．容器内NO与N₂的物质的量之比为2：1
c.2v（CO）_正=v（N₂）_逆
d．容器内的压强保持不变
e．容器内的气体密度保持不变
（2）一定温度下，在容积为1L的恒容密闭容器中充入2 mol N₂O₃，发生反应：
①N₂O₃（g）?N₂O（g）+O₂（g）；
②N₂O₃（g）+O₂（g）?N₂O₅（g），
平衡时，测得c（N₂O₅）为0.7mol•L^-1，c（O₂）为0.5 mol•L^-1，则c（N₂0）=1.2mol•L^-1，该温度下反应②的平衡常数为14mol•L^-1．
（3）尿素燃料电池是一种新开发的环保电池，其工作原理如图2．OH⁺离子导体中OH^-移动的方向为向左（填“向左”或“向右”），电极A是电池的负极，电极反应式为CO（NH₂）₂+6OH^--6e^-=CO₂↑+N₂↑+5H₂O．

Answer 1

分析 （1）先计算CO的反应速率，再根据同一可逆反应中同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算v（N₂）；
升高温度CO的浓度增大，平衡逆向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动；
可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量不变、物质的量浓度不变、百分含量不变，以及由此引起的一系列物理量不变；
（2）根据方程式知，c（N₂0）=c（O₂）+c（N₂O₅）=0.5mol/L+0.7mol/L=1.2mol/L；
根据方程式知，剩余c（N₂O₃）=$\frac{2mol}{1L}$-1.2mol/L-0.7mol/L=0.1mol/L，
平衡常数K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{5}）}{c（{N}_{2}{O}_{3}）．c（{O}_{2}）}$；
（3）根据图知，该燃料电池中，通入氧化剂的电极B是正极，则A是负极，放电时，电解质溶液中阴离子向负极移动，负极上尿素失电子生成水、氮气和二氧化碳．

解答 解：（1）v（CO）=$\frac{0.08-0.06}{6-4}$mol/（L．min）=0.01mol/（L．min），再根据同一可逆反应中同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比得v（N₂）=$\frac{1}{2}$v（CO）=$\frac{1}{2}$×0.01 mol/（L．min）=0.005mol/（L．min）；
升高温度平衡向吸热反应方向移动，升高温度CO的浓度增大，平衡逆向移动，则正反应是放热反应，△H＜0；
可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量不变、物质的量浓度不变、百分含量不变，以及由此引起的一系列物理量不变，
a．单位时间内生成a mol CO₂同时生成a mol CO，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
b．容器内NO与N₂的物质的量之比为2：1，该反应可能达到平衡状态也可能没有达到平衡状态，与反应初始物质的量和转化率有关，故错误；
c．当v（CO）_正=2v（N₂）_逆，该反应达到平衡状态，则2v（CO）_正=v（N₂）_逆没有达到平衡状态，故错误；
d．该反应的反应前后是气体体积减小的可逆反应，当容器内的压强保持不变时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
e．容器内气体质量、体积都不变，所以容器内的气体密度始终不变，不能据此判断平衡状态，故错误；
故选ad；
故答案为：0.005；＜；ad；
（2）根据方程式知，c（N₂0）=c（O₂）+c（N₂O₅）=0.5mol/L+0.7mol/L=1.2mol/L；
根据方程式知，剩余c（N₂O₃）=$\frac{2mol}{1L}$-1.2mol/L-0.7mol/L=0.1mol/L，
平衡常数K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{5}）}{c（{N}_{2}{O}_{3}）．c（{O}_{2}）}$=$\frac{0.7}{0.1×0.5}$L/mol=14L/mol，
故答案为：1.2；14；
（3）根据图知，该燃料电池中，通入氧化剂的电极B是正极，则A是负极，放电时，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以氢氧根离子向左移动，负极上尿素失电子生成水、氮气和二氧化碳，电极反应式为CO（NH₂）₂+6OH^--6e^-=CO₂↑+N₂↑+5H₂O，
故答案为：向左；负；CO（NH₂）₂+6OH^--6e^-=CO₂↑+N₂↑+5H₂O．

点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡状态判断、原电池原理等知识点，侧重考查基本计算、基本理论，注意（2）中第一步生成的氧气在第二步中发生反应，为易错点，难点是（3）题电极反应式的书写．