Question

【題目】氮可形成多種氧化物，如NO、NO2、N2O4等。已知NO2和N2O4的結構式分別是和。實驗測得N－N鍵鍵能167kJ·mol－1，NO2中氮氧鍵的平均鍵能466 kJ·mol－1，N2O4中氮氧鍵的平均鍵能為438.5 kJ·mol－1。

（1）寫出N2O4轉化為NO2的熱化學方程式_________________________

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

A．A、C兩點的反應速率：A＞C

B．B、C兩點的氣體的平均相對分子質量：B＜C

C．A、C兩點氣體的顏色：A深，C淺

D．由狀態B到狀態A，可以用加熱的方法

（3）在100℃時，將0.400mol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的物質進行分析，得到如下表數據：

時間（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在上述條件下，從反應開始直至20 s時，二氧化氮的平均反應速率為_____mol·(L·s)-1。

②n3____n4（填“>”、“<”或“=”），該反應的平衡常數K的值為_____________，升高溫度后，反應2NO2N2O4的平衡常數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，要達到上述同樣的平衡狀態，N2O4的起始濃度是_____________mol·L－1。

④計算③中條件下達到平衡后混合氣體的平均相對分子質量為____________。（結果保留小數點后一位）

Answer 1

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

【解析】

（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，確定該反應吸熱，ΔH為＋57 kJ·mol－1；N2O4轉化為NO2的熱化學方程式為N2O4(g)2NO2(g)　　ΔH＝＋57 kJ·mol－1；

（2）A、根據圖像，A、C點的溫度相同，C點的壓強大于A點壓強，所以速率C>A，選項A錯誤；

B、B點溫度高、而壓強小，C點溫度低、而壓強大，無法比較氣體的平均相對分子質量，選項B錯誤；

C、當容器被壓縮時體積變小，濃度增大的趨勢大于平衡移動，C點的顏色深，選項C錯誤；

D、升高溫度，化學平衡正向移動，NO2的體積分數增大，由圖象可知，A點NO2的體積分數大，則T1<T2，由狀態A，可以用加熱的方法，選項D正確。

答案選D；

（3）結合表中N2O4的物質的量的變化，可求得二氧化氮的反應速率為0.0025mol·(L·s)-1；當60s和80s時N2O4的物質的量不變，確定已達平衡，所以n3=n4；，并求得平衡常數K為2.8，而且反應吸熱，當升高溫度時，平衡逆向移動，平衡常數K減小；

N2O42NO2達平衡時兩者的濃度分別為

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

N2O42NO2

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。