Question

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

（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N2O4（g）+O3（g）═N2O5（g）+O2（g）的△H=___ ．

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

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

設反應開始時體系壓強為p0 ， 第2.00min時體系壓強為p，則p：p0=___ ；1.00～3.00min內，O2的平均反應速率為___ ．

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

①圖中a點對應溫度下，已知N2O4的起始壓強p0為108kPa，列式計算該溫度下反應的平衡常數Kp=___ （用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數）．

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

③對于反應N2O4（g）2NO2（g），在一定條件下N2O4與NO2的消耗速率與自身壓強間存在關系：v（N2O4）=k1p（N2O4），v（NO2）=k2[p（NO2）]2 ． 其中，kl、k2是與反應及溫度有關的常數．相應的速率一壓強關系如圖所示：一定溫度下，kl、k2與平衡常數Kp的關系是kl=___ ，在圖標出的點中，指出能表示反應達到平衡狀態的點并說明理由___ ．

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，溫度升高，α（N2O4）增加，說明平衡右移 減小體系壓強、移出NO2 B點與D點，滿足平衡條件υ（NO2）=2υ（N2O4）

【解析】

根據化合價的變化判斷電極反應，寫出電極反應式；應用蓋斯定律求目標反應的反應熱。恒溫恒容時由氣體物質的量之比求壓強之比，再由定義求化學反應速率。據分壓、壓力常數、速率方程等信息，解決實際問題。

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

將已知和所求熱化學方程式編號為

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

因為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

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

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

(3)①設起始時N2O4為1.00mol/L，平衡時總壓強為p。

a點、恒容： N2O4 （g） 2NO2（g）

起始/mol·L－1： 1.00 0

轉化/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。該溫度下反應的平衡常數Kp=(86.4kPa)2/64.8kPa＝115.2。

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

③據題意，v（N2O4）、v（NO2）分別表示正、逆反應速率，當v(N2O4): v(NO2)＝1:2時為化學平衡狀態，此時k1p(N2O4):k2[p(NO2)]2＝1:2，得k1＝。

圖中滿足v(N2O4): v(NO2)＝1:2關系的點為化學平衡。在A、B、C、D四點中，B與D是化學平衡狀態。