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、醫藥等工業中得到廣泛應用。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。該反應的氧化產物是一種氣體，寫出相應的化學方程式____________________________________________。

（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，N2O5(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)+ 1/2O2(g)的ΔH=_______ kJ·mol1。

②t=62 min時，測得體系中pO2=2.9 kPa，則此時的pN2O5=________kPa。

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Kp=____________kPa（Kp為以分壓表示的平衡常數，計算結果保留1位小數）。

（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】2Cl2＋4AgNO3=4AgCl＋2N2O5＋O2 +53.1 30.0kPa 大于 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，體系物質的量增加，總壓強提高 13.4 AC

【解析】

（1）干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀，得到N2O5，氯氣是氧化劑，還原產物應為AgCl，硝酸銀是還原劑，還原劑失去電子轉化為氧化產物；

（2）①已知：ⅰ、2N2O5（g）=2N2O4（g）+O2（g）△H1=-4.4kJ·mol－1

ⅱ、2NO2（g）=N2O4（g）△H2=-55.3kJ·mol－1

根據蓋斯定律可知ⅰ÷2-ⅱ即得到N2O5（g）=2NO2（g）+1/2O2（g），據此計算△H的值；

②根據阿伏加德羅定律可知，在恒溫恒容條件下，氣體的壓強與物質的量成正比；

③根據溫度對壓強和平衡狀態的影響分析；

④根據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）化學反應的速率由慢反應過程決定，并根據三步反應的特點分析判斷。

（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，所以氧化產物是氧氣，分子式為O2，反應方程式為：2Cl2＋4AgNO3=4AgCl＋2N2O5＋O2。

（2）①已知：

ⅰ、2N2O5（g）=2N2O4（g）+O2（g）△H1=-4.4kJ·mol－1

ⅱ、2NO2（g）=N2O4（g）△H2=-55.3kJ·mol－1

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

②根據方程式可知氧氣與消耗五氧化二氮的物質的量之比是1：2，又因為壓強之比是物質的量之比，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；

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根據表中數據可知五氧化二氮完全分解時的壓強是63.1kPa，根據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8 9.5 kPa-63.1kPa=26.4kPa，所以根據方程式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K=18．82/26.4KPa≈13.4KPa；

（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反應速率，故A正確；

B．根據第二步和第三步可知中間產物還有NO，故B錯誤；

C．根據第二步反應生成物中有NO2可知NO2與NO3的碰撞僅部分有效，故C正確；

D．第三步反應快，所以第三步反應的活化能較低，故D錯誤；

故選AC。