Question

【題目】一氧化二氮(Nitrous oxide)，無色有甜味氣體，又稱笑氣，“笑氣”的名稱是由于吸入它會感到欣快，并能致人發(fā)笑。1799年，英國化學(xué)家漢弗萊·戴維發(fā)現(xiàn)了該氣體。一氧化二氮早期被用于牙科手術(shù)的麻醉，現(xiàn)用在外科手術(shù)和牙科起麻醉和鎮(zhèn)痛作用。

（1）N2O在金粉表面發(fā)生熱分解反應(yīng)：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的代數(shù)式表示)。

（2）N2O和CO是環(huán)境污染性氣體，這兩種氣體會發(fā)生反應(yīng)：N2O(g)+CO(g) CO2(g)+N2(g)，“Fe+”常用作該反應(yīng)的催化劑。其總反應(yīng)分兩步進(jìn)行：第一步為Fe++N2OFeO++N2；第二步為____________________(寫化學(xué)方程式)。第二步反應(yīng)幾乎不影響總反應(yīng)達(dá)到平衡所用的時間，由此推知，第二步反應(yīng)活化能_____(填“大于”“小于”或“等于”)第一步反應(yīng)活化能。

（3）在四個恒容密閉容器中充入相應(yīng)量的氣體(圖甲)，發(fā)生反應(yīng)：2N2O(g) 2N2(g)+O2(g)△H，容器I、II、III中N2O的平衡轉(zhuǎn)化率如圖乙所示：

①該反應(yīng)的△H______(填“>”或“<”)0。

②容器II的體積為0.5L，在470℃下進(jìn)行反應(yīng)，30s后達(dá)到平衡，0～30s內(nèi)容器II中O2的反應(yīng)速率為_______mol·L-1·s-1。

③已知容器I的體積為1L，370℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)k=________(保留兩位有效數(shù)字)。

④圖中A、B、C三點處容器內(nèi)密度最大的點是________(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）利用蓋斯定律書寫出正確的熱化學(xué)方程式，并計算出△H；

（2）根據(jù)催化劑的定義判斷；第二步反應(yīng)對總反應(yīng)的速率沒有影響，說明第一步是慢反應(yīng)，控制總反應(yīng)的速率；

（3）①由乙圖可知，溫度升高N2O的平衡轉(zhuǎn)化率增大，據(jù)此判斷；

②470℃下N2O的平衡轉(zhuǎn)化率為60%，因此0～30sN2O轉(zhuǎn)化了0.06mol，可計算出v(N2O)，根據(jù)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比可計算出v(O2)；

③370℃時，容器I中N2O的平衡轉(zhuǎn)化率為40%，利用三段法進(jìn)行計算；

④A、B、C三點溫度逐漸升高，而升高溫度，平衡正向移動，據(jù)此分析判斷。

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

②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(1) △H2

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

（2）根據(jù)催化劑的定義可知，第二步反應(yīng)中，中間產(chǎn)物FeO+氧化CO生成CO2，而本身被還原為Fe+，反應(yīng)為：FeO+ +CO Fe+ +CO2；第二步反應(yīng)對總反應(yīng)的速率沒有影響，說明第一步是慢反應(yīng)，控制總反應(yīng)的速率，第二步反應(yīng)速率大于第一步反應(yīng)速率，因此第二步反應(yīng)活化能小于第一步反應(yīng)活化能；

（3）①由乙圖可知，溫度升高N2O的平衡轉(zhuǎn)化率增大，說明平衡正向移動，而溫度升高，平衡向吸熱的方向移動，即該反應(yīng)正向為吸熱反應(yīng)，△H>0；

②0～30sN2O轉(zhuǎn)化了0.06mol，v(N2O)===0.004mol/(Ls)，根據(jù)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比可知v(O2)=×0.004mol/(Ls)=0.002mol/(Ls)；

③370℃時，容器I中N2O的平衡轉(zhuǎn)化率為40%，那么

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

平衡常數(shù)K===8.9×10-3；

④A、B、C三點N2O的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越高，平衡正向移動趨勢越大，容器內(nèi)氣體越多，容器內(nèi)的密度越大，因此三點中C點的容器內(nèi)密度最大。