Question

N₂O俗名为“笑气”，也是一种温室气体。结合所学知识，回答下列问题：

(1)锌与极稀硝酸反应可生成N₂O，该反应的化学方程式为___________，其中作氧化剂的硝酸与参与反应的硝酸的物质的量之比为___________。

(2)已知几种物质的相对能量如下：

物质	N2O(g)	CO(g)	N2(g)	CO2(g)
相对能量/kJ∙mol^-1	475.5	283.0	393.5	0

①N₂O(g)和CO(g)反应生成N₂(g)和CO₂(g)的热化学方程式为____________。

②若其他条件不变，加入高效催化剂，该反应的焓变将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)碘蒸气能催化N₂O的分解，反应历程(步骤)如下：

i.I₂(g)⇌2I(g)

ii.I(g)＋N₂O(g)＝N₂(g)＋IO(g)

iii.2IO(g)＋2N₂O(g)＝2N₂(g)＋2O₂(g)＋I₂(g)

实验表明，在反应过程c(I)始终大于c(IO)，由此推测，反应速率ii_________iii(填“>”、“<”或“＝”)。

(4)一定温度下，向恒容密闭容器中充入2 mol N₂O(g)和3 mol NO(g)，发生反应：N₂O(g)＋NO(g)⇌N₂(g)＋NO₂(g)  △H。测得N₂体积分数与温度、时间的关系如图所示。

①△H___________0(填“>”、“<”或“＝”)。

②下列情况表明该反应达到平衡状态的是___________(填字母)。

A.混合气体的密度不再改变       B.相对分子质量不再改变

C.NO和NO₂的消耗速率相等     D.N₂O的体积分数不再改变

③T₁时，该反应的平衡常数K＝___________。

Answer

4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+N2O+5H2O 1:5 N2O(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g) ∆H=-365.0kJ∙mol-1 不变 < < CD 3

【解析】

锌与极稀硝酸反应生成N2O，发生氧化还原反应；∆H=生成物的总能量-反应物的总能量；由N2体积分数与温度、时间的关系图象可知，T1温度下，先达到平衡，说明T1>T2。

（1）锌与极稀硝酸反应生成N2O，氮元素化合价降低，锌元素化合价升高生成硝酸锌，根据电子守恒得反应方程式4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+N2O+5H2O。硝酸表现氧化性和酸性，表现氧化性的硝酸生成N2O，表现酸性的生成Zn(NO3)2，故作氧化剂的硝酸与参与反应的硝酸的物质的量之比为1：5。

（2）①N2O(g)和CO(g)反应生成N2(g)和CO2(g)，∆H=生成物的总能量-反应物的总能量=（0+393.5-283.0-475.5）kJ∙mol-1=-365.0 kJ∙mol-1，热化学方程式为N2O(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g) ∆H=-365.0kJ∙mol-1。

②催化剂不影响焓变，故加入高效催化剂，该反应的焓变不变。

（3）反应ii消耗I(g)生成IO(g)，反应iii消耗IO(g)，因实验表明，在反应过程c(I)始终大于c(IO)，故反应速率iiT2，T1温度下平衡时N2体积分数小于T2温度下平衡时N2体积分数，说明温度升高，平衡逆向移动，故正反应为放热反应，△H<0。

②A.该反应中，生成物和反应物均为气体，气体的总质量不变，容器体积不变，故平衡前后气体密度始终不变，A错误；

B.反应前后气体分子数相等，气体总质量不变，故相对分子质量始终不变，B错误；

C.NO和NO2的消耗速率相等，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，C正确； D.N2O的体积分数不再改变，说明反应达到平衡，D正确；

答案选CD。

③反应前后气体分子数不变，气体总物质的量为5mol，T1温度下，平衡时N2体积分数为30%，n(N2)=1.5mol，n(NO2)=1.5mol，n(N2O)=0.5mol，n(NO)=1.5mol，设体积V=1，K= 。