Question

【题目】氮可形成多种氧化物，如NO、NO2、N2O4等。已知NO2和N2O4的结构式分别是和。实验测得N－N键键能167kJ·mol－1，NO2中氮氧键的平均键能466 kJ·mol－1，N2O4中氮氧键的平均键能为438.5 kJ·mol－1。

（1）写出N2O4转化为NO2的热化学方程式_________________________

（2）对反应N2O4(g)2NO2(g)，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是______

A．A、C两点的反应速率：A＞C

B．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C

C．A、C两点气体的颜色：A深，C浅

D．由状态B到状态A，可以用加热的方法

（3）在100℃时，将0.400mol的NO2气体充入2 L抽空的密闭容器中，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表数据：

时间（s）	0	20	40	60	80
n(NO2)/mol	0.40	n1	0.26	n3	n4
n(N2O4)/mol	0.00	0.05	n2	0.08	0.08

①在上述条件下，从反应开始直至20 s时，二氧化氮的平均反应速率为_____mol·(L·s)-1。

②n3____n4（填“>”、“<”或“=”），该反应的平衡常数K的值为_____________，升高温度后，反应2NO2N2O4的平衡常数K将_______（填“增大”、“减小”或“不变”）。

③若在相同情况下最初向该容器充入的是N2O4气体，要达到上述同样的平衡状态，N2O4的起始浓度是_____________mol·L－1。

④计算③中条件下达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为____________。（结果保留小数点后一位）

Answer 1

【答案】N2O4(g)2NO2(g)　　ΔH＝＋57 kJ·mol－1 D 0.0025 = K＝2.8 减小 0.10 57.5

【解析】

（1）由方程式N2O42NO2，旧键断裂时吸收的热量：167kJ/mol+438.5kJ/mol×4=1921 kJ/mol，形成新键时放出的热量为2×2×466 kJ/mol=1864 kJ/mol，确定该反应吸热，ΔH为＋57 kJ·mol－1；N2O4转化为NO2的热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g)　　ΔH＝＋57 kJ·mol－1；

（2）A、根据图像，A、C点的温度相同，C点的压强大于A点压强，所以速率C>A，选项A错误；

B、B点温度高、而压强小，C点温度低、而压强大，无法比较气体的平均相对分子质量，选项B错误；

C、当容器被压缩时体积变小，浓度增大的趋势大于平衡移动，C点的颜色深，选项C错误；

D、升高温度，化学平衡正向移动，NO2的体积分数增大，由图象可知，A点NO2的体积分数大，则T1<T2，由状态A，可以用加热的方法，选项D正确。

答案选D；

（3）结合表中N2O4的物质的量的变化，可求得二氧化氮的反应速率为0.0025mol·(L·s)-1；当60s和80s时N2O4的物质的量不变，确定已达平衡，所以n3=n4；，并求得平衡常数K为2.8，而且反应吸热，当升高温度时，平衡逆向移动，平衡常数K减小；

N2O42NO2达平衡时两者的浓度分别为

0.04mol/L 0.12mol/L 假设向容器中冲入N2O4的起始浓度为x

N2O42NO2

起始(mol/L) x 0

变化(mol/L) a 2a

平衡(mol/L) 0.04 0.12

2a=0.12，a=0.06，所以x=0.1。