Question

【题目】一氧化二氮俗称笑气，是一种氧化剂，也可以用来作为火箭和赛车的氧化剂。值得注意的是，N2O是一种强大的温室气体，它的效果是二氧化碳的296倍，因此研究其分解对环境保护有着重要意义。

(1)一氧化二氮早期被用于牙科手术的麻醉，它可由硝酸铵在催化剂下分解制得，该反应的化学方程式为______________。

(2)已知反应2N2O(g)2N2(g)+O2(g)的ΔH=-163kJ/mol， 1mol N2(g)、1mol O2(g) 分子中化学键断裂时分别需要吸收945kJ、498kJ 的能量，则1mol N2O(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量为_________________________________________ kJ。

(3)碘蒸气存在能大幅度提高2N2O(g)2N2(g)+O2(g)的分解速率，反应历程为：

第一步I2(g)2I(g)(快反应)

第二步________________________(慢反应)

第三步IO(g)+N2O(g)N2(g)+O2(g)+I(g)(快反应)

第二步反应方程式为__________________________________，活化能最大的是第____步反应。

(4)T℃下将N2O充入5L的刚性容器中，发生反应2N2O(g) 2N2(g)+O2(g)的部分实验数据如图：

①T℃该反应的平衡常数值为________________，100min 时，向容器中加入0.1mol N2O和0.9mol N2，此时平衡________________(填“向正反应方向移动、向逆反应方向移动、不移动”)。

②半衰期是指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间。N2O从某一浓度到另一浓度需要时间t可表示为其中kp为速率常数，p、p0均为N2O的分压。1030K下，在一刚性容器中充入N2O气体发生分解反应，当初始压力为a kPa，半衰期时容器总压强为___________，当容器内总压强到达b kPa时，反应所需的时间为___________。 (用代数式表示，不用化简) [已知：1030K时，kp=9.8×105(kPa·s-1)]

Answer 1

【答案】NH4NO3N2O+2H2O 1112.5 N2O(g)+I(g)→N2(g)+IO(g) 二 3.645 不移动 1.25kPa s

【解析】

(1)硝酸铵在催化剂下分解得一氧化二氮和水，则化学方程式为NH4NO3N2O+2H2O；

(2)△H=反应物键能总和-生成物键能总和；设1molN2O(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量为x kJ，则-163=2x-2×945-498，解得x=1112.5；

(3)根据题意可知碘蒸气为催化剂，所以第二步+第三步得到2N2O(g)2N2(g)+O2(g)，则第二步方程式为N2O(g)+I(g)N2(g)+IO(g)；活化能越大，反应速率越慢，第二步为慢反应则其活化能最大；

(4)①据图可知起始物质只有N2O，且浓度为0.1mol/L，90分钟后达到平衡，此时c(N2O)=0.01mol/L，根据方程式2N2O(g)2N2(g)+O2(g)可知生成的c(N2)=0.09mol/L，c(O2)=0.045mol/L，则平衡常数K==3.645；向容器中加入0.1molN2O和0.9molN2后，N2O、N2、O2浓度依次为0.03mol/L、0.27mol/L、0.045mol/L，Qc==3.645=K，则平衡不移动；

②反应起始物质只有N2O，浓度为0.1mol/L，初始压力为akPa，根据半衰期的含义即发生的反应方程式可知此时体系内N2O、N2、O2浓度依次为0.05mol/L、0.05mol/L、0.025mol/L，恒容容器中压强比等于气体物质的量之比，继而等于浓度之比，所以平衡时总压强为a kPa×=1.25 kPa；设容器内总压强到达bkPa时，N2O的转化浓度为2x，则此时容器内c(N2O)=(0.1-2x)mol/L，c(N2)=2x mol/L，c(O2)=x mol/L，所以有，解得x=0.1×(-)mol/L，所以c(N2O)=(0.3-0.2×)mol/L，此时p(N2O)=kPa=(3a-2b) kPa，所以=s。