Question

在食品行业中，N₂O可用作发泡剂和密封剂。

（1）N₂O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，NH₃与O₂在加热和催化剂的作用下生成N₂O的化学方程式为___。

（2）N₂O和NO是环境污染性气体。这两种气体会发生反应：N₂O(g)＋CO(g)=CO₂(g)＋N₂(g)，“Fe^＋”常用作该反应的催化剂。其总反应分两步进行：

第一步为Fe^＋＋N₂O＝FeO^＋＋N₂；第二步为___(写方程式)，第二步反应几乎不影响总反应达到平衡所用的时间，由此推知，第二步反应的活化能___(填“大于”“小于”或“等于”)第一步反应活化能。

（3）在四个恒容密闭容器中充入相应量的气体(图甲)，发生反应2N₂O(g)=2N₂(g)＋O₂(g) △H，容器I、II、III中N₂O的平衡转化率如图乙所示：

①该反应的△H___(填“>”或“<”)0。

②容器Ⅳ与容器III的体积均为1L，容器Ⅳ中的物质在470℃下进行反应，起始反应速率：v_正(N₂O)___v_逆(N₂O)(填“>”“<”或“＝”)。

③已知容器I的体积为10L370℃时，该反应的平衡常数K=___。

Answer

2NH3+2O2=N2O+3H2O FeO++CO=Fe++CO2( 小于 ＞ ＜ 8.9×10-4或

【解析】

(1)NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O，类似于生成NO的反应，同时生成水；

(2)总反应分两步进行Fe+N2O=FeO+N2，根据催化剂定义，第一步生成中间产物，第二步反应中，中间产物(FeO+)氧化CO生成CO2本身被还原成Fe+，根据催化剂定义，第二步反应对总反应速率没有影响，说明第一步是慢反应，控制总反应速率；

(3)①升高温度，向吸热方向进行，据此进行分析；

②恒温条件下，缩小体积，平衡向气体总物质的量减小的方向移动；

③根据方程式计算平衡时各组分的浓度，代入平衡常数表达式计算。

(1)NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O和水，反应的化学方程式为2NH3+2O2N2O+3H2O；

(2)总反应分两步进行Fe+N2O=FeO+N2，根据催化剂定义，第一步：Fe++N2O═FeO++N2，第二步反应中，中间产物(FeO+)氧化CO生成CO2本身被还原成Fe+，FeO++CO=Fe++CO2，第二步反应对总反应速率没有影响，说明第一步是慢反应，控制总反应速率，第二步反应速率大于第一步反应速率，则第二步反应活化能小于第一步反应的活化能；

(3)①升高温度，N2O的转化率升高，则向正反应方向进行，则正反应为吸热反应，则△H＞0；

②根据题给图像可知，同一温度下，从I、II、III变化中，一氧化二氮的转化率减小，因此Ⅳ中一氧化二氮转化率也是减小；容器Ⅳ的体积为1L，容器Ⅳ中的物质也在470℃下进行反应，则缩小体积，压强增大，平衡向逆方向移动，即起始反应速率：v正(N2O)＜v逆(N2O)；

③容器I的体积为10 L，370℃时，N2O的转化率为40%；

所以K==8.9×10-4。