Question

氮可形成多種氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等。已知NO₂和N₂O₄的結(jié)構(gòu)式分別是和。實(shí)驗(yàn)測得N－N鍵鍵能為167kJ·mol^－1， NO₂中氮氧鍵的平均鍵能為466 kJ·mol^－1，N₂O₄中氮氧鍵的平均鍵能為438.5 kJ·mol^－1。

（1）寫出N₂O₄轉(zhuǎn)化為NO₂的熱化學(xué)方程式：                             

（2）對反應(yīng)N₂O₄(g)2NO₂(g)，在溫度為T₁、T₂時，平衡體系中NO₂的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線如圖所示。下列說法正確的是            

A．A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＞C

B．B、C兩點(diǎn)的氣體的平均相對分子質(zhì)量：B＜C

C．A、C兩點(diǎn)氣體的顏色：A深，C淺

D．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法

（3）在100℃時，將0.40mol的NO₂氣體充入2 L抽空的密閉容器中，每隔一定時間就對該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到如下表數(shù)據(jù)：

時間（s）	0	20	40	60	80
n(NO2)/mol	0.40	n1	0.26	n3	n4
n(N2O4)/mol	0.00	0.050	n2	0.080	0.080

 

①在上述條件下，從反應(yīng)開始直至20 s時，二氧化氮的平均反應(yīng)速率為        

②n₃      n₄（填“>”、“<”或“=”），該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的值為              ，升高溫度后，反應(yīng)2NO₂N₂O₄的平衡常數(shù)K將       （填“增大”、“減小”或“不變”）。

③若在相同情況下最初向該容器充入的是N₂O₄氣體，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，N₂O₄的起始濃度是_____________mol·L^－1。

 

Answer 1

【答案】

（1）N₂O₄(g)2NO₂(g)  ΔH＝＋57 kJ·mol^－1（3分）

（2）D（2分） （3）①0.0025mol·(L·s)^-1  （3分）

②=（1分），K＝2.8（2分），減�。�1分）

③0.10（2分）

【解析】

試題分析：（1）由方程式N₂O₄2NO₂，舊鍵斷裂時吸收的熱量：167kJ/mol+438.5kJ/mol×4=1921 kJ/mol,形成新鍵時放出的熱量為2×2×466 kJ/mol=1864 kJ/mol，確定該反應(yīng)吸熱，ΔH為＋57 kJ·mol^－1；

（2）根據(jù)圖像，A、C點(diǎn)的溫度相同，C點(diǎn)的壓強(qiáng)大于A點(diǎn)壓強(qiáng)，所以速率C>A;B點(diǎn)溫度高、而壓強(qiáng)小，C點(diǎn)溫度低、而壓強(qiáng)大，無法比較氣體的平均相對分子質(zhì)量；C項(xiàng)當(dāng)容器被壓縮時C點(diǎn)的顏色深；D項(xiàng)正確。

（3）結(jié)合表中N₂O₄的物質(zhì)的量的變化，可求得二氧化氮的反應(yīng)速率為0.0025mol·(L·s)^-1；當(dāng)60s和80s時N₂O₄的物質(zhì)的量不變，確定已達(dá)平衡，所以n₃=n_4；，并求得平衡常數(shù)K為2.8，而且反應(yīng)吸熱，當(dāng)升高溫度時，平衡逆向移動，平衡常數(shù)K減小；

N₂O₄2NO₂達(dá)平衡時兩者的濃度分別為

              0.04mol/L      0.12mol/L       假設(shè)向容器中沖入N₂O₄的起始濃度為x

起始(mol/L)       x         0             

變化(mol/L)        a         2a

平衡(mol/L)       0.04       0.12      2a=0.12，a=0.06，所以x=0.1

考點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、化學(xué)平衡的影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)、等效平衡。