题目内容

【题目】N2O俗名为笑气,也是一种温室气体。结合所学知识,回答下列问题:

(1)锌与极稀硝酸反应可生成N2O,该反应的化学方程式为___________,其中作氧化剂的硝酸与参与反应的硝酸的物质的量之比为___________

(2)已知几种物质的相对能量如下:

物质

N2O(g)

CO(g)

N2(g)

CO2(g)

相对能量/kJmol-1

475.5

283.0

393.5

0

N2O(g)CO(g)反应生成N2(g)CO2(g)的热化学方程式为____________

②若其他条件不变,加入高效催化剂,该反应的焓变将_______(增大减小不变”)

(3)碘蒸气能催化N2O的分解,反应历程(步骤)如下:

i.I2(g)2I(g)

ii.I(g)N2O(g)N2(g)IO(g)

iii.2IO(g)2N2O(g)2N2(g)2O2(g)I2(g)

实验表明,在反应过程c(I)始终大于c(IO),由此推测,反应速率ii_________iii(“>”“<””)

(4)一定温度下,向恒容密闭容器中充入2 mol N2O(g)3 mol NO(g),发生反应:N2O(g)NO(g)N2(g)NO2(g) H。测得N2体积分数与温度、时间的关系如图所示。

①△H___________0(“>”“<””)

②下列情况表明该反应达到平衡状态的是___________(填字母)

A.混合气体的密度不再改变 B.相对分子质量不再改变

C.NONO2的消耗速率相等 D.N2O的体积分数不再改变

T1时,该反应的平衡常数K___________

【答案】4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+N2O+5H2O 1:5 N2O(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g) H=-365.0kJmol-1 不变 < < CD 3

【解析】

锌与极稀硝酸反应生成N2O,发生氧化还原反应;H=生成物的总能量-反应物的总能量;由N2体积分数与温度、时间的关系图象可知,T1温度下,先达到平衡,说明T1>T2

1)锌与极稀硝酸反应生成N2O,氮元素化合价降低,锌元素化合价升高生成硝酸锌,根据电子守恒得反应方程式4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+N2O+5H2O。硝酸表现氧化性和酸性,表现氧化性的硝酸生成N2O,表现酸性的生成Zn(NO3)2,故作氧化剂的硝酸与参与反应的硝酸的物质的量之比为15

2)①N2O(g)CO(g)反应生成N2(g)CO2(g),H=生成物的总能量-反应物的总能量=0+393.5-283.0-475.5kJmol-1=-365.0 kJmol-1,热化学方程式为N2O(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g) H=-365.0kJmol-1

②催化剂不影响焓变,故加入高效催化剂,该反应的焓变不变。

3)反应ii消耗I(g)生成IO(g),反应iii消耗IO(g),因实验表明,在反应过程c(I)始终大于c(IO),故反应速率ii<iii

(4) ①由图可知,T1>T2T1温度下平衡时N2体积分数小于T2温度下平衡时N2体积分数,说明温度升高,平衡逆向移动,故正反应为放热反应,△H<0

②A.该反应中,生成物和反应物均为气体,气体的总质量不变,容器体积不变,故平衡前后气体密度始终不变,A错误;

B.反应前后气体分子数相等,气体总质量不变,故相对分子质量始终不变,B错误;

C.NONO2的消耗速率相等说明正逆反应速率相等,反应达到平衡,C正确; D.N2O的体积分数不再改变,说明反应达到平衡,D正确;

答案选CD

反应前后气体分子数不变,气体总物质的量为5molT1温度下,平衡时N2体积分数为30%n(N2)=1.5moln(NO2)=1.5moln(N2O)=0.5moln(NO)=1.5mol,设体积V=1K=

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