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）从N2O5可通过电解或臭氧氧化N2O4的方法制备．电解装置如图1所示（隔膜用于阻止水分子通过），其阳极反应式为___ ．

己知：2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）△H1

NO（g）+O3（g）═NO2（g）+O2（g）△H2

2NO2（g）N2O4（g）△H3

2N2O5（g）═4NO2（g）+O2（g）△H4

则反应N2O4（g）+O3（g）═N2O5（g）+O2（g）的△H=___ ．

（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	1.00	0.71	0.50	0.35	0.25	0.17

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

（3）从N2O4与NO2之间存在反应N2O42NO2（g）．将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率[a（N2O4）]随温度变化如图1所示．

①图中a点对应温度下，已知N2O4的起始压强p0为108kPa，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）．

③对于反应N2O4（g）2NO2（g），在一定条件下N2O4与NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v（N2O4）=k1p（N2O4），v（NO2）=k2[p（NO2）]2 ． 其中，kl、k2是与反应及温度有关的常数．相应的速率一压强关系如图所示：一定温度下，kl、k2与平衡常数Kp的关系是kl=___ ，在图标出的点中，指出能表示反应达到平衡状态的点并说明理由___ ．

Answer 1

【答案】N2O4+2HNO3﹣2e﹣═2N2O5+2H+ △H=△H2﹣ △H1﹣△H3﹣ △H4 1.75 0.090mol/（L·min） 115.2 吸热反应，温度升高，α（N2O4）增加，说明平衡右移 减小体系压强、移出NO2 B点与D点，满足平衡条件υ（NO2）=2υ（N2O4）

【解析】

根据化合价的变化判断电极反应，写出电极反应式；应用盖斯定律求目标反应的反应热。恒温恒容时由气体物质的量之比求压强之比，再由定义求化学反应速率。据分压、压力常数、速率方程等信息，解决实际问题。

(1)电解N2O4（N+4价）制备N2O5（N+5价），故阳极为N2O4失电子，阳极反应式为N2O4+2HNO3﹣2e﹣═2N2O5+2H+。

将已知和所求热化学方程式编号为

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

⑤N2O4（g）+O3（g）═N2O5（g）+O2（g） △H

因为⑤＝②－①－③－④，则有△H=△H2﹣ △H1﹣△H3﹣ △H4

(2)

恒温、恒容： 2N2O5（g）═4NO2（g）+O2（g）

起始/mol·L－1： 1.00 0 0

转化/mol·L－1： 0.50 1.00 0.25

2min末/mol·L－1： 0.50 1.00 0.25

体系压强之比p:p0＝(0.50+1.00+0.25):1.00＝1.75。

1.00～3.00min内，v(O2)＝v(N2O5)＝＝ 0.090mol/(L·min)。

(3)①设起始时N2O4为1.00mol/L，平衡时总压强为p。

a点、恒容： N2O4 （g） 2NO2（g）

起始/mol·L－1： 1.00 0

转化/mol·L－1： 0.40 0.80

平衡/mol·L－1： 0.60 0.80

则p:108kPa＝(0.60+0.80):1.00，p＝108kPa×1.4。N2O4分压为108kPa×0.6＝64.8kPa，NO2分压为108kPa×0.8＝86.4kPa。该温度下反应的平衡常数Kp=(86.4kPa)2/64.8kPa＝115.2。

②由图可知，升高温度N2O4平衡转化率增大，即平衡右移，正反应吸热。要提高N2O4转化率，可从平衡体系中分离出，使平衡右移；或扩大容器体积，使平衡右移。

③据题意，v（N2O4）、v（NO2）分别表示正、逆反应速率，当v(N2O4): v(NO2)＝1:2时为化学平衡状态，此时k1p(N2O4):k2[p(NO2)]2＝1:2，得k1＝。

图中满足v(N2O4): v(NO2)＝1:2关系的点为化学平衡。在A、B、C、D四点中，B与D是化学平衡状态。