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】
（1）N2O4+2HNO3﹣2e﹣═2N2O5+2H+；△H=△H2﹣ △H1﹣△H3﹣ △H4
（2）1.75；0.090mol?L﹣1?min﹣1
（3）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】（1）從電解原理來看，N2O4制備N2O5為氧化反應，則N2O5應在陽極區生成，反應式為N2O4+2HNO3﹣2e﹣═2N2O5+2H+ ，
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
將方程式②﹣ ①﹣③﹣ ④得N2O4（g）+O3（g）═N2O5（g）+O2（g），得N2O4（g）+O3（g）═N2O5（g）+O2（g），則該反應△H=△H2﹣ △H1﹣△H3﹣ △H4 ， 所以答案是：N2O4+2HNO3﹣2e﹣═2N2O5+2H+；△H=△H2﹣ △H1﹣△H3﹣ △H4；
2）相同條件下，氣體的物質的量之比等于其壓強之比；
2N2O5（g）═4NO2（g）+O2（g）
開始（mol/L）1.00 0 0
反應（mol/L）0.50 1.00 0.25
2min（mol/L）0.50 1.00 0.25
反應前后氣體的壓強之比等于其物質的量之比，所以p：p0=（0.50+1.00+0.25）mol：1.00mol=1.75；
v（N2O5）= mol/（L．min）=0.18mol/（L．min），再根據同一時間段內各物質的反應速率之比等于其計量數之比得氧氣反應速率為0.090 molL﹣1min﹣1 ，
所以答案是：1.75；0.090 molL﹣1min﹣1；
3）①四氧化二氮的轉化率是0.4，設原來四氧化二的物質的量為xmol，轉化的物質的量為0.8xmol，則混合氣體的物質的量=（x﹣0.4x+0.8x）mol=1.4xmol，相同條件下，氣體的壓強之比等于其物質的量之比，所以反應后壓強= =151.2KPa，四氧化二氮的分壓=151.2KPa× =64.8KPa，二氧化氮的分壓=151.2KPa× =86.4KPa，化學平衡常數K= = =115.2，
所以答案是：115.2；
②根據圖知，升高溫度轉化率增大，升高溫度平衡向吸熱方向移動，則正反應是吸熱反應，若要提高N2O4轉化率，除改變反應溫度外，其他措施有減小體系壓強、移出NO2 ，
所以答案是：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；
③化學平衡常數Kp=[p（NO2）]2÷p（N2O4），二者的反應速率之比等于其計量數之比，
所以υ（NO2）：υ（N2O4）=k2[p（NO2）]2：k1p（N2O4）=2：1，
化學平衡常數Kp=[p（NO2）]2÷p（N2O4），
則K1= K2 ． Kp ，
滿足平衡條件υ（NO2）=2υ（N2O4）即為平衡點，BD點的壓強之比等于其反應速率之比為1：2，所以BD為平衡點，
所以答案是： K2 ． Kp；B點與D點，滿足平衡條件υ（NO2）=2υ（N2O4）．
【考點精析】認真審題，首先需要了解反應熱和焓變(在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱)，還要掌握化學平衡的計算(反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%)的相關知識才是答題的關鍵．