Question

【題目】氮可形成多種氧化物，如NO、NO2、N2O4等。已知NO2和N2O4的結(jié)構(gòu)式分別是和。實驗測得N－N鍵鍵能為167kJ·mol－1， NO2中氮氧鍵的平均鍵能為466 kJ·mol－1，N2O4中氮氧鍵的平均鍵能為438．5 kJ·mol－1。

（1）寫出N2O4轉(zhuǎn)化為NO2的熱化學(xué)方程式：____________

（2）對反應(yīng)N2O4（g）2NO2（g），在溫度為T1、T2時，平衡體系中NO2的體積分?jǐn)?shù)隨壓強變化曲線如圖所示。下列說法正確的是_____

A．A、C兩點的反應(yīng)速率：A＞C

B．B、C兩點的氣體的平均相對分子質(zhì)量：B＜C

C．A、C兩點氣體的顏色：A深，C淺

D．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法

（3）在100℃時，將0．40mol的NO2氣體充入2 L抽空的密閉容器中，每隔一定時間就對該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到如下表數(shù)據(jù)：

時間（s）	0	20	40	60	80
n（NO2）/mol	0．40	n1	0．26	n3	n4
n（N2O4）/mol	0．00	0．050	n2	0．080	0．080

①在上述條件下，從反應(yīng)開始直至20 s時，二氧化氮的平均反應(yīng)速率為____________

②n3_____n4（填“>”、“<”或“=”），該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的值為_____________，升高溫度后，反應(yīng)2NO2N2O4的衡常數(shù)K將______（填“增大”、“減小”或“不變”）。

③若在相同情況下最初向該容器充入的是N2O4氣體，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，N2O4的起始濃度是_____________mol·L－1。

Answer 1

【答案】N2O4（g）2NO2（g） ΔH＝＋57 kJ·mol－1 D 0．0025mol·（L·s）-1 = K＝2．8 減小 0．10

【解析】

（1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，所以N2O4（g）2NO2（g）的反應(yīng)熱ΔH＝438．5 kJ·mol－1×4+167kJ·mol－1-466 kJ·mol－1×4="+57" kJ·mol－1，所以N2O4轉(zhuǎn)化為NO2的熱化學(xué)方程式為N2O4（g）2NO2（g） ΔH＝＋57 kJ·mol－1；

（2）A、C點壓強大于A點，所以C點的反應(yīng)速率快，錯誤；B、B、C兩點的二氧化氮體積分?jǐn)?shù)相同，為等效平衡，則氣體的平均相對分子質(zhì)量相同，錯誤；C、A、C點溫度相同，C的壓強增大，體積縮小，氣體顏色加深，盡管平衡逆向移動，但最終氣體的顏色比原平衡時深，則A淺，C深，錯誤；D、B的二氧化氮體積分?jǐn)?shù)小于A點，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡正向移動，二氧化氮的體積分?jǐn)?shù)增大，所以T2>T1，A、B壓強相同，則由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法，正確，答案選D。

（3）①在上述條件下，該反應(yīng)為2NO2（g）N2O4（g），從反應(yīng)開始直至20 s時，N2O4（g）的物質(zhì)的量增加0.05mol，則二氧化氮的物質(zhì)的量減少0.1mol，濃度減少0.1mol/2L=0.05mol/L，二氧化氮的平均反應(yīng)速率為0.05mol/L/20s=0．0025mol·（L·s）-1；

②60s和80s時四氧化二氮的物質(zhì)的量相同，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，所以二氧化氮的物質(zhì)的量不變，則n3=n4；四氧化二氮平衡時的濃度為0.08mol/2L=0.04mol/L，二氧化氮的平衡濃度為0.40mol/2L-0.08mol/L=0.12mol/L，則該條件下的平衡常數(shù)K=0.04/0.122=2.8；二氧化氮生成四氧化二氮的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小；

③若在相同情況下最初向該容器充入的是N2O4氣體，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，即為等效平衡狀態(tài)，則將0.4mol的二氧化氮完全轉(zhuǎn)化為四氧化二氮的物質(zhì)的量是0.2mol，則四氧化二氮的起始濃度為0.2mol/2L=0.1mol/L。