Question

1799年由英国化学家汉弗莱·戴维发现一氧化二氮（N₂O）气体具有轻微的麻醉作用，而且对心脏、肺等器官无伤害，后被广泛应用于医学手术中。

（1）一氧化二氮早期被用于牙科手术的麻醉，它可由硝酸铵在催化剂下分解制得，该反应的化学方程式为 ___。

（2）已知反应2N₂O(g)=2N₂(g)+O₂(g)的ΔH=–163kJ·mol^－1，1molN₂(g)、1molO₂(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收945kJ、498kJ的能量，则1molN₂O(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量为______kJ。

在一定温度下的恒容容器中，反应2N₂O(g)=2N₂(g)+O₂(g)的部分实验数据如下：

①在0～20min时段，反应速率v(N₂O)为 ___mol·L^-1·min^-1。

②若N₂O起始浓度c₀为0.150mol/L ，则反应至30min时N₂O的转化率α=___。

③不同温度（T）下，N₂O分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示（图中半衰期指任一浓度N₂O消耗一半时所需的相应时间），则T₁ ___T₂（填“>”、“=”或“<”）。当温度为T₁、起始压强为p₀，反应至t₁min时，体系压强p= ___（用p₀表示）。

（4）碘蒸气存在能大幅度提高N₂O的分解速率，反应历程为：

第一步    I₂(g) = 2I(g)    （快反应）

第二步    I(g)+N₂O(g)→N₂(g)+IO(g)    （慢反应）

第三步    IO(g)+N₂O(g)→N₂(g)+O₂(g)+I(g)    （快反应）

实验表明，含碘时NO分解速率方程v=k·c(N₂O)·[c(I₂)]^0.5（k为速率常数）。下列表述正确的是___（填标号)。

A．温度升高，k值增大        B．第一步对总反应速率起决定作用

C．第二步活化能比第三步大    D．I₂浓度与N₂O分解速率无关

Answer

NH4NO3N2O↑+2H2O 1112.5 1.010-3 20.0% > 1.25p0 AC

【解析】

（1）硝酸铵在催化剂下分解生成一氧化二氮和水，配平即可；

（2）根据反应热=反应物的键能总和-生成物的键能总和计算键能；

①根据表格数据，代入速率公式计算反应速率；

②单位时间内c（N2O）的变化与N2O的起始浓度无关，每10min均减小0.01mol/L，若N2O起始浓度c0为0.150mol/L ，则反应至30min时转化的N2O的浓度为0.01mol/L3=0.03mol/L，代入转化率计算公式计算；

③其他条件相同时，温度升高化学反应速率加快，N2O分解半衰期减小，据此分析；

列出三段式，求出t1min时总物质的量为（0.5+0.5+0.25）mol=1.25mol，再根据等温等容条件下，压强之比等于物质的量之比，计算体系压强；

（4）A．温度升高，化学反应速率增大，因v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5，则温度升高，k值增大；

B．化学反应速率由反应最慢的反应决定，则第二步对总反应速率起决定作用；

C．第二步反应为慢反应，第三步反应为快反应，所以第二步活化能比第三步大；

D．含碘时NO分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5，所以N2O分解速率与I2浓度有关。

（1）硝酸铵在催化剂下分解生成一氧化二氮和水，反应的化学方程式为NH4NO3N2O↑+2H2O，

故答案为NH4NO3N2O↑+2H2O；

（2）2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)的ΔH=–163kJ·mol－1，设1molN2O(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量为xkJ，根据反应热=反应物的键能总和-生成物的键能总和，

2x-2945kJ-498kJ=-163kJ，解得x=1112.5kJ；

①根据表格数据，在0～20min时段，反应速率v(N2O)===1.010-3mol·L-1·min-1；

②由表可知，每隔10min，c（N2O）的变化量相等，故单位时间内c（N2O）的变化与N2O的起始浓度无关，每10min均减小0.01mol/L，若N2O起始浓度c0为0.150mol/L ，则反应至30min时转化的N2O的浓度为0.01mol/L3=0.03mol/L，则N2O的转化率α=100%=20.0%；

③其他条件相同时，温度升高化学反应速率加快，N2O分解半衰期减小，由图可知，压强相同时，半衰期T2>T1，则温度T1 >T2；

当温度为T1、起始压强为p0，设起始时的物质的量为1mol，则，

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

起始量（mol） 1 0 0

t1min时（mol） 0.5 0.5 0.25

t1min时总物质的量为（0.5+0.5+0.25）mol=1.25mol，根据等温等容条件下，压强之比等于物质的量之比，体系压强p= p0=1.25p0，

故答案为1112.5；20.0%；>；1.25p0；

（4）A．温度升高，化学反应速率增大，因v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5，则温度升高，k值增大，故A正确；

B．化学反应速率由反应最慢的反应决定，则第二步对总反应速率起决定作用，故B错误；

C．第二步反应为慢反应，第三步反应为快反应，所以第二步活化能比第三步大，故C正确；

D．含碘时NO分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5，所以N2O分解速率与I2浓度有关，故D错误。应选AC，

故答案为AC。