Question

3．N₂O₅是一種新型硝化劑，其性質和制備受到人們的關注．
（1）N₂O₅與苯發(fā)生硝化反應生成的硝基苯的結構簡式是．
（2）一定溫度下，在恒容密閉容器中N₂O₅可發(fā)生下列反應：2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）；△H＞0
①反應達到平衡后，若再通入一定量氮氣，則N₂O₅的轉化率將不變（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0.00296 mol•L^-1•s^-1．
③在T₂溫度下，反應1000s時測得NO₂的濃度為4.98mol•L^-1，則T₂＜T₁（填＞、＜或=）．
（3）現以H₂、O₂、熔融Na₂CO₃組成的燃料電池采用電解法制備N₂O₅，裝置如圖所示，其中Y為CO₂．

寫出石墨Ⅰ電極上發(fā)生反應的電極反應式H₂+CO₃^2--2e^-═H₂O+CO₂，N₂O₅在電解池的陽極區(qū)生成（填“陽極”或“陰極”）．

Answer 1

分析 （1）苯中1個氫原子被-NO₂取代生成硝基苯；
（2）①恒溫恒容下，再通入一定量氮氣，反應混合物各物質的濃度不變，平衡不移動；
②500s內N₂O₅的濃度變化為（5-3.52）mol/L=1.48mol/L，再根據v=$\frac{△c}{△t}$計算N₂O₅的分解速率；
③若T₂溫度高，反應速率快，未到達平衡時，相同時間內N₂O₅的濃度減小更大，正反應為吸熱反應，到達平衡時溫度升高，平衡正向移動，N₂O₅的濃度會減�。�而在T₂溫度下，反應1000s時測得NO₂的濃度為4.98mol•L^-1，則此時N₂O₅的濃度為5mol/L-$\frac{1}{2}$×4.98mol•L^-1=2.51mol/L，高于在T₁溫度下1000s時測得N₂O₅的濃度，說明T₂溫度下反應速率較慢；
（3）原電池負極發(fā)生氧化反應，由裝置圖可知，負極上氫氣失去電子，與熔鹽中碳酸根離子結合生成二氧化碳與水；由N₂O₄制取N₂O₅需要是去電子，所以N₂O₅在陽極區(qū)生成．

解答 解：（1）硝基苯的結構簡式是，故答案為：；
（2）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由表中數據可知，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$\frac{1.48mol/L}{500s}$=0.00296 mol•L^-1•s^-1，
故答案為：0.00296 mol•L^-1•s^-1；
③若T₂溫度高，反應速率快，未到達平衡時，相同時間內N₂O₅的濃度減小更大，正反應為吸熱反應，到達平衡時溫度升高，平衡正向移動，N₂O₅的濃度會減�。�而在T₂溫度下，反應1000s時測得NO₂的濃度為4.98mol•L^-1，則此時N₂O₅的濃度為5mol/L-$\frac{1}{2}$×4.98mol•L^-1=2.51mol/L，高于在T₁溫度下1000s時測得N₂O₅的濃度，說明T₂溫度下反應速率較慢，故溫度T₂＜T₁，
故答案為：＜；
（3）原電池負極發(fā)生氧化反應，由裝置圖可知，負極上氫氣失去電子，與熔鹽中碳酸根離子結合生成二氧化碳與水，負極電極反應式為：H₂+CO₃^2--2e^-═H₂O+CO₂，從電解原理來看，N₂O₄制備N₂O₅為氧化反應，則N₂O₅應在陽極區(qū)生成，
故答案為：H₂+CO₃^2--2e^-═H₂O+CO₂；陽極．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、化學反應速率計算、電化學等知識點，（2）中③學生容易考慮反應速率問題，忽略是否到發(fā)生平衡移動，難度中等．