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，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，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。

②研究表明，N2O5(g)分解的反應速率v=2×10-3×P(N2O5)(KPa/min)。t=62 min時，測得體系中P(O2)=2.9 kPa，則此時的P(N2O5)=________ 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”）。

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】O2 53.1 30.0 6.0×10－2 大于 13.4 AC

【解析】

（1）根據氧化還原反應規律，氯氣與干燥的硝酸銀反應生成N2O5和AgCl及O2；

（2）①根據蓋斯定律，1/2×①-②即可求出該反應的ΔH；

②在恒容容器中，氣體的分壓和物質的量成正比，故此題中可用 P代替各物質的量使用；據此進行相關計算；

③根據pV=nRT，恒容容器中，升高溫度T增大，所以總壓強p增大；

④根據題中63.1 kPa 數值，p(O2)=1/2×35.8 kPa ，所以p(NO2)+ p(N2O4)=(63.1-1/2×35.8)=45.2 kPa。根據反應前后氮原子守恒可知：p(NO2)+ 2p(N2O4)= 35.8 ×2=71.6 kPa ，解得p(NO2)，p(N2O4)，進而求出Kp。

（3）A項，第二步反應不會造成 NO2和 NO3的快速減少，因此第一步反應快速平衡后的正、逆反應速率均比第二步要快的多；

B項，中間產物除了NO3還有NO ；

C項，有效碰撞是活化分子間取向合適時的碰撞，不可能所有的碰撞都有效；

D項，活化能越低，反應速率越快。

（1）根據氧化還原反應規律，反應產物應為N2O5、AgCl及O2，其中氧化產物為O2；綜上所述，本題答案是：O2。

（2）①已知：①2N2O5(g)＝2N2O4(g)+O2(g) ΔH1=4.4 kJ·mol1 ，②2NO2(g)＝N2O4(g) ΔH 2=55.3 kJ·mol1；根據蓋斯定律，1/2×①-②, 則反應N2O5(g)＝2NO2(g)+1/2O2(g)的ΔH =1/2×(4.4)+55.3=53.1 kJ·mol1；綜上所述，本題答案是：53.1。

②在恒容容器中，氣體的分壓和物質的量成正比，故此題中可用 P代替各物質的量使用；t=62 min時，P(O2)=2.9 kPa，因此P(N2O5)=（35.8-2×2.9）=30.0 kPa；v=2×10-3×30.0=6.0×10－2 kPa·min1；綜上所述，本題答案是：30.0；6.0×10－2。

③根據pV=nRT，恒容容器中，升高溫度T增大，所以總壓強p增大。NO2二聚為放熱反應，溫度提高，平衡左移，體系物質的量增加，因此總壓強大于63.1 kPa ；綜上所述，本題答案是：大于。

④根據題中63.1 kPa 數值，p(O2)=1/2×35.8 kPa ，所以p(NO2)+ p(N2O4)=(63.1-1/2×35.8)=45.2 kPa。根據反應前后氮原子守恒可知：p(NO2)+2p(N2O4)= 35.8×2=71.6 kPa ，解得p(NO2)=18.8 kPa, p(N2O4)=26.4kPa；Kp= p2(NO2)/ p(N2O4)= (18.8)2/26.4=13.4 kPa ；綜上所述，本題答案是：13.4。

（3）A項，由“近似認為第二步反應不影響第一步的平衡”可知，第二步反應不會造成 NO2和 NO3的快速減少，因此第一步反應快速平衡后的正、逆反應速率均比第二步要快的多，故A項正確；

B項，由三個方程式可知，中間產物除了NO3還有NO，故B項錯誤；

C項，有效碰撞是活化分子間取向合適時的碰撞，不可能所有的碰撞都達到這一要求，因此不可能所有的碰撞都有效，故C項正確；

D項，活化能越低，反應速率越快，而第三步反應是快反應，說明其活化能較低，故D項錯誤。

綜上所述，本題正確答案為AC。