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) 已知：2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)　ΔH1

NO(g)＋O3(g)===NO2(g)＋O2(g)　ΔH2

2NO2(g)N2O4(g)　ΔH3

2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH4

則反應N2O4(g)＋O3(g)===N2O5(g)＋O2(g)的ΔH＝__________。

(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)	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2.00 min時體系壓強為p，則p∶p0＝________；1.00～3.00 min內，O2的平均反應速率為________。

(3)N2O4與NO2之間存在反應N2O4(g)2NO2(g)。將一定量的N2O4放入恒容密閉容器中，測得其平衡轉化率[α(N2O4)]隨溫度變化如圖所示。

①圖中a點對應溫度下，已知N2O4的起始壓強p0為108 kPa，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)。

Answer 1

【答案】－ΔH1＋ΔH2－ΔH3－ΔH41.750.090 mol·L－1·min－1115 kPa吸熱反應溫度升高，α(N2O4)增大，說明平衡右移　減小體系壓強或移出NO2

【解析】

（1）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，根據蓋斯定律②-①-③- ④可得：N2O4(g)+O3(g)=N2O5(g)+O2(g)，由此解答；

（2）相同條件下，氣體的物質的量之比等于其壓強之比，根據三段式求出2.00min時體系該物質的濃度，然后先計算五氧化二氮的反應速率，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計算氧氣反應速率；

（3）①相同條件下，氣體的物質的量之比等于壓強之比，由此求出平衡時二氧化氮和四氧化二氮的濃度，進而求出其分壓，然后帶入化學平衡常數Kp=生成物分壓冪之積除以反應物分壓冪之積計算；

②升高溫度，平衡向吸熱方向移動；減小體系壓強、移出NO2都能使平衡正向移動，據此分析解答。

（1）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

根據蓋斯定律②-①-③- ④可得：N2O4(g)+O3(g)=N2O5(g)+O2(g) △H=-△H1+△H2-△H3-△H4；

因此，本題正確答案是：－ΔH1＋ΔH2－ΔH3－ΔH4；

（2）相同條件下，氣體的物質的量之比等于其壓強之比，列出三段式，有

2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)

開始時濃度(mol/L) 1 0 0

變化濃度(mol/L) 0.5 1 0.25

2 min時的濃度(mol/L) 0.5 1 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；

1．00～3.00 min內，N2O5的濃度變化量為0.36 mol/L，則O2濃度變化量為0.18 mol/L，平均反應速率為＝0.090 mol·L－1·min－1；

因此，本題正確答案是：1.75； 0.090 mol·L－1·min－1 ；

（3）①a點二氧化氮的轉化率為0.4，設起始四氧化二氮的物質的量為xmol，生成的二氧化氮的物質的量為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=×108kPa=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Kp===115kPa；

②根據圖知，升高溫度轉化率增大，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等。

因此，本題正確答案是：吸熱反應；溫度升高，α(N2O4)增大，說明平衡右移；減小體系壓強或移出NO2。