Question

【題目】氮的氧化物（如NO2、NO4、N2O5等）應(yīng)用很廣，在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化．

（1）從N2O5可通過電解或臭氧氧化N2O4的方法制備．電解裝置如圖1所示（隔膜用于阻止水分子通過），其陽極反應(yīng)式為___ ．

己知：2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）△H1

NO（g）+O3（g）═NO2（g）+O2（g）△H2

2NO2（g）N2O4（g）△H3

2N2O5（g）═4NO2（g）+O2（g）△H4

則反應(yīng)N2O4（g）+O3（g）═N2O5（g）+O2（g）的△H=___ ．

（2）從N2O5在一定條件下發(fā)生分解：2N2O5（g）═4NO2（g）+O2（g）．某溫度下測(cè)得恒容密閉容器中N2O5濃度隨時(shí)間的變化如下表：

t/min	0.00	1.00	2.00	3.00	4.00	5.00
c（N2O5）/mol/L	1.00	0.71	0.50	0.35	0.25	0.17

設(shè)反應(yīng)開始時(shí)體系壓強(qiáng)為p0 ， 第2.00min時(shí)體系壓強(qiáng)為p，則p：p0=___ ；1.00～3.00min內(nèi)，O2的平均反應(yīng)速率為___ ．

（3）從N2O4與NO2之間存在反應(yīng)N2O42NO2（g）．將一定量的N2O4放入恒容密閉容器中，測(cè)得其平衡轉(zhuǎn)化率[a（N2O4）]隨溫度變化如圖1所示．

①圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下，已知N2O4的起始?jí)簭?qiáng)p0為108kPa，列式計(jì)算該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=___ （用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）．

②由圖推測(cè)N2O4（g）2NO2（g）是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，說明理由___ ，若要提高N2O4轉(zhuǎn)化率，除改變反應(yīng)溫度外，其他措施有___ （要求寫出兩條）．

③對(duì)于反應(yīng)N2O4（g）2NO2（g），在一定條件下N2O4與NO2的消耗速率與自身壓強(qiáng)間存在關(guān)系：v（N2O4）=k1p（N2O4），v（NO2）=k2[p（NO2）]2 ． 其中，kl、k2是與反應(yīng)及溫度有關(guān)的常數(shù)．相應(yīng)的速率一壓強(qiáng)關(guān)系如圖所示：一定溫度下，kl、k2與平衡常數(shù)Kp的關(guān)系是kl=___ ，在圖標(biāo)出的點(diǎn)中，指出能表示反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的點(diǎn)并說明理由___ ．

Answer 1

【答案】N2O4+2HNO3﹣2e﹣═2N2O5+2H+ △H=△H2﹣ △H1﹣△H3﹣ △H4 1.75 0.090mol/（L·min） 115.2 吸熱反應(yīng)，溫度升高，α（N2O4）增加，說明平衡右移 減小體系壓強(qiáng)、移出NO2 B點(diǎn)與D點(diǎn)，滿足平衡條件υ（NO2）=2υ（N2O4）

【解析】

根據(jù)化合價(jià)的變化判斷電極反應(yīng)，寫出電極反應(yīng)式；應(yīng)用蓋斯定律求目標(biāo)反應(yīng)的反應(yīng)熱。恒溫恒容時(shí)由氣體物質(zhì)的量之比求壓強(qiáng)之比，再由定義求化學(xué)反應(yīng)速率。據(jù)分壓、壓力常數(shù)、速率方程等信息，解決實(shí)際問題。

(1)電解N2O4（N+4價(jià)）制備N2O5（N+5價(jià)），故陽極為N2O4失電子，陽極反應(yīng)式為N2O4+2HNO3﹣2e﹣═2N2O5+2H+。

將已知和所求熱化學(xué)方程式編號(hào)為

①2NO（g）+O2（g）═2NO2（g） △H1

②NO（g）+O3（g）═NO2（g）+O2（g） △H2

③2NO2（g）N2O4（g） △H3

④2N2O5（g）═4NO2（g）+O2（g） △H4

⑤N2O4（g）+O3（g）═N2O5（g）+O2（g） △H

因?yàn)?/span>⑤＝②－①－③－④，則有△H=△H2﹣ △H1﹣△H3﹣ △H4

(2)

恒溫、恒容： 2N2O5（g）═4NO2（g）+O2（g）

起始/mol·L－1： 1.00 0 0

轉(zhuǎn)化/mol·L－1： 0.50 1.00 0.25

2min末/mol·L－1： 0.50 1.00 0.25

體系壓強(qiáng)之比p:p0＝(0.50+1.00+0.25):1.00＝1.75。

1.00～3.00min內(nèi)，v(O2)＝v(N2O5)＝＝ 0.090mol/(L·min)。

(3)①設(shè)起始時(shí)N2O4為1.00mol/L，平衡時(shí)總壓強(qiáng)為p。

a點(diǎn)、恒容： N2O4 （g） 2NO2（g）

起始/mol·L－1： 1.00 0

轉(zhuǎn)化/mol·L－1： 0.40 0.80

平衡/mol·L－1： 0.60 0.80

則p:108kPa＝(0.60+0.80):1.00，p＝108kPa×1.4。N2O4分壓為108kPa×0.6＝64.8kPa，NO2分壓為108kPa×0.8＝86.4kPa。該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=(86.4kPa)2/64.8kPa＝115.2。

②由圖可知，升高溫度N2O4平衡轉(zhuǎn)化率增大，即平衡右移，正反應(yīng)吸熱。要提高N2O4轉(zhuǎn)化率，可從平衡體系中分離出，使平衡右移；或擴(kuò)大容器體積，使平衡右移。

③據(jù)題意，v（N2O4）、v（NO2）分別表示正、逆反應(yīng)速率，當(dāng)v(N2O4): v(NO2)＝1:2時(shí)為化學(xué)平衡狀態(tài)，此時(shí)k1p(N2O4):k2[p(NO2)]2＝1:2，得k1＝。

圖中滿足v(N2O4): v(NO2)＝1:2關(guān)系的點(diǎn)為化學(xué)平衡。在A、B、C、D四點(diǎn)中，B與D是化學(xué)平衡狀態(tài)。