Question

【题目】采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：

（1）1840年 Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体，写出相应的化学方程式____________________________________________。

（2）F．Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应：

其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示（t=∞时，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

则反应N2O5(g)＝2NO2(g)+ 1/2O2(g)的ΔH=_______ kJ·mol1。

②t=62 min时，测得体系中pO2=2.9 kPa，则此时的pN2O5=________kPa。

③若提高反应温度至35℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)__________63.1 kPa（填“大于”“等于”或“小于”），原因是______________________________________。

④25℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=____________kPa（Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数）。

（3）对于反应2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：

第一步 N2O5NO2+NO3 快速平衡

第二步 NO2+NO3→NO+NO2+O2 慢反应

第三步 NO+NO3→2NO2 快反应

其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_____________（填标号)。

A．v(第一步的逆反应)＞v(第二步反应)

B．反应的中间产物只有NO3

C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效

D．第三步反应活化能较高

Answer 1

【答案】2Cl2＋4AgNO3=4AgCl＋2N2O5＋O2 +53.1 30.0kPa 大于 温度升高，容器容积不变，总压强提高，且二氧化氮二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高 13.4 AC

【解析】

（1）干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5，氯气是氧化剂，还原产物应为AgCl，硝酸银是还原剂，还原剂失去电子转化为氧化产物；

（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

根据盖斯定律可知ⅰ÷2-ⅱ即得到N2O5（g）=2NO2（g）+1/2O2（g），据此计算△H的值；

②根据阿伏加德罗定律可知，在恒温恒容条件下，气体的压强与物质的量成正比；

③根据温度对压强和平衡状态的影响分析；

④根据五氧化二氮完全分解时的压强计算出二氧化氮、氧气的压强，然后再根据二氧化氮转化的方程式计算平衡时二氧化氮、四氧化二氮的压强；

（3）化学反应的速率由慢反应过程决定，并根据三步反应的特点分析判断。

（1）氯气在反应中得到电子作氧化剂，硝酸银中只有氧元素化合价会升高，所以氧化产物是氧气，分子式为O2，反应方程式为：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

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

②根据方程式可知氧气与消耗五氧化二氮的物质的量之比是1：2，又因为压强之比是物质的量之比，所以消耗五氧化二氮减少的压强是2.9kPa×2=5.8kPa，则此时五氧化二氮的压强是35.8kPa-5.8kPa=30.0kPa；

③由于温度升高，容器容积不变，总压强提高，且二氧化氮二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高，所以若提高反应温度至35℃，则N2O5（g）完全分解后体系压强p∞（35℃）大于63.1 kPa；

④根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的压强是63.1kPa，根据方程式可知完全分解时最初生成的二氧化氮的压强是35.8kPa×2=71.6 kPa，氧气是35.8kPa÷2=17.9 kPa，总压强应该是71.6 kPa+17.9 kPa=89.5 kPa，平衡后压强减少了8 9.5 kPa-63.1kPa=26.4kPa，所以根据方程式2NO2（g）N2O4（g）可知平衡时四氧化二氮对应的压强是26.4kPa，二氧化氮对应的压强是71.6 kPa-26.4kPa×2=18.8kPa，则反应的平衡常数K=18．82/26.4KPa≈13.4KPa；

（3）A．第一步反应快，所以第一步的逆反应速率大于第二步的反应速率，故A正确；

B．根据第二步和第三步可知中间产物还有NO，故B错误；

C．根据第二步反应生成物中有NO2可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效，故C正确；

D．第三步反应快，所以第三步反应的活化能较低，故D错误；

故选AC。