Question

【題目】一氧化二氮俗稱笑氣，是一種氧化劑，也可以用來(lái)作為火箭和賽車的氧化劑。值得注意的是，N2O是一種強(qiáng)大的溫室氣體，它的效果是二氧化碳的296倍，因此研究其分解對(duì)環(huán)境保護(hù)有著重要意義。

(1)一氧化二氮早期被用于牙科手術(shù)的麻醉，它可由硝酸銨在催化劑下分解制得，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。

(2)已知反應(yīng)2N2O(g)2N2(g)+O2(g)的ΔH=-163kJ/mol， 1mol N2(g)、1mol O2(g) 分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)分別需要吸收945kJ、498kJ 的能量，則1mol N2O(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收的能量為_________________________________________ kJ。

(3)碘蒸氣存在能大幅度提高2N2O(g)2N2(g)+O2(g)的分解速率，反應(yīng)歷程為：

第一步I2(g)2I(g)(快反應(yīng))

第二步________________________(慢反應(yīng))

第三步IO(g)+N2O(g)N2(g)+O2(g)+I(g)(快反應(yīng))

第二步反應(yīng)方程式為__________________________________，活化能最大的是第____步反應(yīng)。

(4)T℃下將N2O充入5L的剛性容器中，發(fā)生反應(yīng)2N2O(g) 2N2(g)+O2(g)的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖：

①T℃該反應(yīng)的平衡常數(shù)值為________________，100min 時(shí)，向容器中加入0.1mol N2O和0.9mol N2，此時(shí)平衡________________(填“向正反應(yīng)方向移動(dòng)、向逆反應(yīng)方向移動(dòng)、不移動(dòng)”)。

②半衰期是指任一濃度N2O消耗一半時(shí)所需的相應(yīng)時(shí)間。N2O從某一濃度到另一濃度需要時(shí)間t可表示為其中kp為速率常數(shù)，p、p0均為N2O的分壓。1030K下，在一剛性容器中充入N2O氣體發(fā)生分解反應(yīng)，當(dāng)初始?jí)毫��?/span>a kPa，半衰期時(shí)容器總壓強(qiáng)為___________，當(dāng)容器內(nèi)總壓強(qiáng)到達(dá)b kPa時(shí)，反應(yīng)所需的時(shí)間為___________。 (用代數(shù)式表示，不用化簡(jiǎn)) [已知：1030K時(shí)，kp=9.8×105(kPa·s-1)]

Answer 1

【答案】NH4NO3N2O+2H2O 1112.5 N2O(g)+I(g)→N2(g)+IO(g) 二 3.645 不移動(dòng) 1.25kPa s

【解析】

(1)硝酸銨在催化劑下分解得一氧化二氮和水，則化學(xué)方程式為NH4NO3N2O+2H2O；

(2)△H=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和；設(shè)1molN2O(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收的能量為x kJ，則-163=2x-2×945-498，解得x=1112.5；

(3)根據(jù)題意可知碘蒸氣為催化劑，所以第二步+第三步得到2N2O(g)2N2(g)+O2(g)，則第二步方程式為N2O(g)+I(g)N2(g)+IO(g)；活化能越大，反應(yīng)速率越慢，第二步為慢反應(yīng)則其活化能最大；

(4)①據(jù)圖可知起始物質(zhì)只有N2O，且濃度為0.1mol/L，90分鐘后達(dá)到平衡，此時(shí)c(N2O)=0.01mol/L，根據(jù)方程式2N2O(g)2N2(g)+O2(g)可知生成的c(N2)=0.09mol/L，c(O2)=0.045mol/L，則平衡常數(shù)K==3.645；向容器中加入0.1molN2O和0.9molN2后，N2O、N2、O2濃度依次為0.03mol/L、0.27mol/L、0.045mol/L，Qc==3.645=K，則平衡不移動(dòng)；

②反應(yīng)起始物質(zhì)只有N2O，濃度為0.1mol/L，初始?jí)毫��?/span>akPa，根據(jù)半衰期的含義即發(fā)生的反應(yīng)方程式可知此時(shí)體系內(nèi)N2O、N2、O2濃度依次為0.05mol/L、0.05mol/L、0.025mol/L，恒容容器中壓強(qiáng)比等于氣體物質(zhì)的量之比，繼而等于濃度之比，所以平衡時(shí)總壓強(qiáng)為a kPa×=1.25 kPa；設(shè)容器內(nèi)總壓強(qiáng)到達(dá)bkPa時(shí)，N2O的轉(zhuǎn)化濃度為2x，則此時(shí)容器內(nèi)c(N2O)=(0.1-2x)mol/L，c(N2)=2x mol/L，c(O2)=x mol/L，所以有，解得x=0.1×(-)mol/L，所以c(N2O)=(0.3-0.2×)mol/L，此時(shí)p(N2O)=kPa=(3a-2b) kPa，所以=s。