Question

【题目】一氧化二氮(Nitrous oxide)，无色有甜味气体，又称笑气，“笑气”的名称是由于吸入它会感到欣快，并能致人发笑。1799年，英国化学家汉弗莱·戴维发现了该气体。一氧化二氮早期被用于牙科手术的麻醉，现用在外科手术和牙科起麻醉和镇痛作用。

（1）N2O在金粉表面发生热分解反应：2N2O(g)=2N2(g)+O2(g) △H。

已知：2NH3(g)+3N2O(g)=4N2(g)+3H2O(1) △H1

4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(1) △H2

△H=________(用含△H1、△H2的代数式表示)。

（2）N2O和CO是环境污染性气体，这两种气体会发生反应：N2O(g)+CO(g) CO2(g)+N2(g)，“Fe+”常用作该反应的催化剂。其总反应分两步进行：第一步为Fe++N2OFeO++N2；第二步为____________________(写化学方程式)。第二步反应几乎不影响总反应达到平衡所用的时间，由此推知，第二步反应活化能_____(填“大于”“小于”或“等于”)第一步反应活化能。

（3）在四个恒容密闭容器中充入相应量的气体(图甲)，发生反应：2N2O(g) 2N2(g)+O2(g)△H，容器I、II、III中N2O的平衡转化率如图乙所示：

①该反应的△H______(填“>”或“<”)0。

②容器II的体积为0.5L，在470℃下进行反应，30s后达到平衡，0～30s内容器II中O2的反应速率为_______mol·L-1·s-1。

③已知容器I的体积为1L，370℃时，该反应的平衡常数k=________(保留两位有效数字)。

④图中A、B、C三点处容器内密度最大的点是________(填“A”“B”或“C”)。

Answer 1

【答案】△H1 —△H2 FeO+ +CO Fe+ +CO2 小于 > 0.002 8.9×10-3 C

【解析】

（1）利用盖斯定律书写出正确的热化学方程式，并计算出△H；

（2）根据催化剂的定义判断；第二步反应对总反应的速率没有影响，说明第一步是慢反应，控制总反应的速率；

（3）①由乙图可知，温度升高N2O的平衡转化率增大，据此判断；

②470℃下N2O的平衡转化率为60%，因此0～30sN2O转化了0.06mol，可计算出v(N2O)，根据速率之比等于化学计量数之比可计算出v(O2)；

③370℃时，容器I中N2O的平衡转化率为40%，利用三段法进行计算；

④A、B、C三点温度逐渐升高，而升高温度，平衡正向移动，据此分析判断。

（1）已知：①2NH3(g)+3N2O(g)=4N2(g)+3H2O(1) △H1

②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(1) △H2

根据盖斯定律可知，(①×2-②)×，可得2N2O(g)=2N2(g)+O2(g) △H=△H1 —△H2；

（2）根据催化剂的定义可知，第二步反应中，中间产物FeO+氧化CO生成CO2，而本身被还原为Fe+，反应为：FeO+ +CO Fe+ +CO2；第二步反应对总反应的速率没有影响，说明第一步是慢反应，控制总反应的速率，第二步反应速率大于第一步反应速率，因此第二步反应活化能小于第一步反应活化能；

（3）①由乙图可知，温度升高N2O的平衡转化率增大，说明平衡正向移动，而温度升高，平衡向吸热的方向移动，即该反应正向为吸热反应，△H>0；

②0～30sN2O转化了0.06mol，v(N2O)===0.004mol/(Ls)，根据速率之比等于化学计量数之比可知v(O2)=×0.004mol/(Ls)=0.002mol/(Ls)；

③370℃时，容器I中N2O的平衡转化率为40%，那么

2N2O(g) 2N2(g) + O2(g)

平衡常数K===8.9×10-3；

④A、B、C三点N2O的平衡转化率，温度越高，平衡正向移动趋势越大，容器内气体越多，容器内的密度越大，因此三点中C点的容器内密度最大。