Question

【題目】采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術，在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應用。回答下列問題

（1）1840年 Devil用干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀，得到N2O5。該反應的氧化產(chǎn)物是一種氣體，其分子式為___________。

（2）F. Daniels等曾利用測壓法在剛性反應器中研究了25℃時N2O5(g)分解反應：

其中NO2二聚為N2O4的反應可以迅速達到平衡。體系的總壓強p隨時間t的變化如下表所示（t=∞時，N2O4(g)完全分解）：

t/min	0	40	80	160	260	1300	1700	∞
p/kPa	35.8	40.3	42.5.	45.9	49.2	61.2	62.3	63.1

①已知：2N2O5(g)＝2N2O4(g)+O2(g) ΔH1=4.4 kJ·mol1

2NO2(g)＝N2O4(g) ΔH 2=55.3 kJ·mol1

則反應N2O5(g)＝2NO2(g)+ O2(g)的ΔH=_______ kJ·mol1。

②研究表明，N2O5(g)分解的反應速率。t=62 min時，測得體系中pO2=2.9 kPa，則此時的=________kPa，v=_______kPa·min1。

③若提高反應溫度至35℃，則N2O5(g)完全分解后體系壓強p∞(35℃)____63.1 kPa（填“大于”“等于”或“小于”），原因是________。

④25℃時N2O4(g)2NO2(g)反應的平衡常數(shù)Kp=_______kPa（Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，計算結果保留1位小數(shù)）。

（3）對于反應2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)，R.A.Ogg提出如下反應歷程：

第一步 N2O5NO2+NO3 快速平衡

第二步 NO2+NO3→NO+NO2+O2 慢反應

第三步 NO+NO3→2NO2 快反應

其中可近似認為第二步反應不影響第一步的平衡。下列表述正確的是_______（填標號)。

A．v(第一步的逆反應)＞v(第二步反應)

B．反應的中間產(chǎn)物只有NO3

C．第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效

D．第三步反應活化能較高

Answer 1

【答案】 O2 53.1 30.0 6.0×10－2 大于 溫度提高，體積不變，總壓強提高；NO2二聚為放熱反應，溫度提高，平衡左移，體系物質(zhì)的量增加，總壓強提高 13.4 AC

【解析】分析：（1）根據(jù)還原劑失去電子轉化為氧化產(chǎn)物判斷；

（2）①根據(jù)蓋斯定律計算；

②根據(jù)壓強之比是物質(zhì)的量之比計算；

③根據(jù)溫度對壓強和平衡狀態(tài)的影響分析；

④根據(jù)五氧化二氮完全分解時的壓強計算出二氧化氮、氧氣的壓強，然后再根據(jù)二氧化氮轉化的方程式計算平衡時二氧化氮、四氧化二氮的壓強。

（3）根據(jù)三步反應的特點分析判斷。

詳解：（1）氯氣在反應中得到電子作氧化劑，硝酸銀中只有氧元素化合價會升高，所以氧化產(chǎn)物是氧氣，分子式為O2；

（2）①已知：

ⅰ、2N2O5(g)＝2N2O4(g)+O2(g) △H1＝－4.4kJ/mol

ⅱ、2NO2(g)＝N2O4(g) △H2＝－55.3kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律可知ⅰ÷2－ⅱ即得到N2O5(g)＝2NO2(g)+1/2O2(g) △H1＝＋53.1kJ/mol；

②根據(jù)方程式可知氧氣與消耗五氧化二氮的物質(zhì)的量之比是1:2，又因為壓強之比是物質(zhì)的量之比，所以消耗五氧化二氮減少的壓強是2.9kPa×2＝5.8kPa，則此時五氧化二氮的壓強是35.8kPa－5.8kPa＝30.0kPa，因此此時反應速率v＝2.0×10－3×30＝6.0×10－2（kPa·min－1）；

③由于溫度升高，容器容積不變，總壓強提高，且二氧化氮二聚為放熱反應，溫度提高，平衡左移，體系物質(zhì)的量增加，總壓強提高，所以若提高反應溫度至35℃，則N2O5(g)完全分解后體系壓強p∞(35℃)大于63.1 kPa。

④根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知五氧化二氮完全分解時的壓強是63.1kPa，根據(jù)方程式可知完全分解時最初生成的二氧化氮的壓強是35.8kPa×2＝71.6 kPa，氧氣是35.8kPa÷2＝17.9 kPa，總壓強應該是71.6 kPa+17.9 kPa＝89.5 kPa，平衡后壓強減少了89.5 kPa－63.1kPa＝26.4kPa，所以根據(jù)方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡時四氧化二氮對應的壓強是26.4kPa，二氧化氮對應的壓強是71.6 kPa－26.4kPa×2＝18.8kPa，則反應的平衡常數(shù)。

（3）A、第一步反應快，所以第一步的逆反應速率大于第二步的逆反應速率，A正確；

B、根據(jù)第二步和第三步可知中間產(chǎn)物還有NO，B錯誤；

C、根據(jù)第二步反應生成物中有NO2可知NO2與NO3的碰撞僅部分有效，C正確；

D、第三步反應快，所以第三步反應的活化能較低，D錯誤。答案選AC。