Question

【題目】氮的氧化物(如NO2、N2O4、N2O5等)應(yīng)用很廣，在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。

（1）已知：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	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2.00 min時(shí)體系壓強(qiáng)為p，則p∶p0＝________；1.00～3.00 min內(nèi)，O2的平均反應(yīng)速率為________。

（2）在N2O4與NO2之間存在反應(yīng)：N2O4(g)2NO2(g)。將1 mol的N2O4放入1 L的恒容密閉容器中，測(cè)得其平衡轉(zhuǎn)化率[α(N2O4)]隨溫度變化如圖所示。

①337.5 K時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________(填寫計(jì)算結(jié)果)。

②據(jù)圖推測(cè)N2O4(g) 2NO2(g)是吸熱反應(yīng)，理由是_______________。

③對(duì)于反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)，用平衡時(shí)各組分壓強(qiáng)關(guān)系表達(dá)的平衡常數(shù)。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)＝k1·p(N2O4)，v(NO2)＝k2· [p(NO2)]2。其中，k1、k2是與反應(yīng)及溫度有關(guān)的常數(shù)。相應(yīng)的速率—壓強(qiáng)關(guān)系如圖所示：一定溫度下，k1、k2與平衡常數(shù)Kp的關(guān)系是k1＝________，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(shuō)明理由___。

Answer 1

【答案】1.75 0.090 mol/( L·min) 3.6 溫度升高，α(N2O4)增加，說(shuō)明平衡向正反應(yīng)移動(dòng) k2Kp/2 B點(diǎn)與D點(diǎn)，v(NO2消耗)＝2v(N2O4消耗)= v(NO2生成)滿足平衡條件

【解析】

（1）2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g)

起始：1 0 0

變化：0.5 1 0.25

2min：0.5 1 0.25 相同條件下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，p/p0=(0.5＋1＋0.25)/1=1.75；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率數(shù)學(xué)表達(dá)式，v(N2O5)=(0.71－0.35)mol·L－1/2min=0.18mol/(L·min)，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，即v(O2)=v(N2O5)/2=0.090mol/(L·min)；

（2）①N2O4(g)2NO2(g)

起始： 1 0

平衡： 0.4 1.2 根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式，K=c2(NO2)/c(N2O4)=1.22/0.4=3.6；

②根據(jù)圖1，隨著溫度升高，N2O4轉(zhuǎn)化率增大，反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)勒夏特列原理，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

③Kp的表達(dá)式為Kp=[p(NO2]2/p(N2O4)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，2v(N2O4)=V(NO2)，把公式代入，推出：k1=Kp·k2/2；v(NO2消耗)＝2v(N2O4消耗)= v(NO2生成)滿足平衡條件，即平衡點(diǎn)為B點(diǎn)和D點(diǎn)。