Question

【题目】氮的氧化物(如NO2、NO4、N2O5等)应用很广，在一定条件下可以相互转化。

(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

则反应N2O4(g)＋O3(g)===N2O5(g)＋O2(g)的ΔH＝__________。

(2)从N2O5在一定条件下发生分解：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)。某温度下测得恒容密闭容器中N2O5浓度随时间的变化如下表：

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

设反应开始时体系压强为p0，第2.00 min时体系压强为p，则p∶p0＝________；1.00～3.00 min内，O2的平均反应速率为________。

(3)N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率[α(N2O4)]随温度变化如图所示。

①图中a点对应温度下，已知N2O4的起始压强p0为108 kPa，列式计算该温度下反应的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。

②由图推测N2O4(g)2NO2(g)是吸热反应还是放热反应，说明理由_______________，若要提高N2O4转化率，除改变反应温度外，其他措施有____________(要求写出两条)。

Answer 1

【答案】－ΔH1＋ΔH2－ΔH3－ΔH41.750.090 mol·L－1·min－1115 kPa吸热反应温度升高，α(N2O4)增大，说明平衡右移　减小体系压强或移出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，根据盖斯定律②-①-③- ④可得：N2O4(g)+O3(g)=N2O5(g)+O2(g)，由此解答；

（2）相同条件下，气体的物质的量之比等于其压强之比，根据三段式求出2.00min时体系该物质的浓度，然后先计算五氧化二氮的反应速率，再根据同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算氧气反应速率；

（3）①相同条件下，气体的物质的量之比等于压强之比，由此求出平衡时二氧化氮和四氧化二氮的浓度，进而求出其分压，然后带入化学平衡常数Kp=生成物分压幂之积除以反应物分压幂之积计算；

②升高温度，平衡向吸热方向移动；减小体系压强、移出NO2都能使平衡正向移动，据此分析解答。

（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

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

因此，本题正确答案是：－ΔH1＋ΔH2－ΔH3－ΔH4；

（2）相同条件下，气体的物质的量之比等于其压强之比，列出三段式，有

2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)

开始时浓度(mol/L) 1 0 0

变化浓度(mol/L) 0.5 1 0.25

2 min时的浓度(mol/L) 0.5 1 0.25

反应前后气体的压强之比等于其物质的量之比，所以p:p0=(0.50+1.00+0.25)mol:1.00mol=1.75；

1．00～3.00 min内，N2O5的浓度变化量为0.36 mol/L，则O2浓度变化量为0.18 mol/L，平均反应速率为＝0.090 mol·L－1·min－1；

因此，本题正确答案是：1.75； 0.090 mol·L－1·min－1 ；

（3）①a点二氧化氮的转化率为0.4，设起始四氧化二氮的物质的量为xmol，生成的二氧化氮的物质的量为0.8xmol，则混合气体的物质的量=(x-0.4x+0.8x)mol=1.4xmol，相同条件下，气体的压强之比等于其物质的量之比，所以反应后压强=×108kPa=151.2kPa，四氧化二氮的分压=151.2kPa×=64.8kPa，二氧化氮的分压=151.2kPa×=86.4kPa，化学平衡常数Kp===115kPa；

②根据图知，升高温度转化率增大，平衡向吸热方向移动，则正反应是吸热反应；若要提高N2O4转化率，除改变反应温度外，其他措施有减小体系压强、移出NO2等。

因此，本题正确答案是：吸热反应；温度升高，α(N2O4)增大，说明平衡右移；减小体系压强或移出NO2。