Question

【題目】1799年由英國化學(xué)家漢弗萊·戴維發(fā)現(xiàn)一氧化二氮（N2O）氣體具有輕微的麻醉作用，而且對心臟、肺等器官無傷害，后被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)手術(shù)中。

（1）一氧化二氮早期被用于牙科手術(shù)的麻醉，它可由硝酸銨在催化劑下分解制得，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ___。

（2）已知反應(yīng)2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)的ΔH=–163kJ·mol－1，1molN2(g)、1molO2(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)分別需要吸收945kJ、498kJ的能量，則1molN2O(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收的能量為______kJ。

在的一能定量溫為度下的恒容容器中，反應(yīng)2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

①在0～20min時(shí)段，反應(yīng)速率v(N2O)為 ___mol·L-1·min-1。

②若N2O起始濃度c0為0.150mol/L ，則反應(yīng)至30min時(shí)N2O的轉(zhuǎn)化率α=___。

③不同溫度（T）下，N2O分解半衰期隨起始壓強(qiáng)的變化關(guān)系如圖所示（圖中半衰期指任一濃度N2O消耗一半時(shí)所需的相應(yīng)時(shí)間），則T1 ___T2（填“>”、“=”或“<”）。當(dāng)溫度為T1、起始壓強(qiáng)為p0，反應(yīng)至t1min時(shí)，體系壓強(qiáng)p= ___（用p0表示）。

（4）碘蒸氣存在能大幅度提高N2O的分解速率，反應(yīng)歷程為：

第一步 I2(g) = 2I(g) （快反應(yīng)）

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

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

實(shí)驗(yàn)表明，含碘時(shí)NO分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5（k為速率常數(shù)）。下列表述正確的是___（填標(biāo)號)。

A．溫度升高，k值增大 B．第一步對總反應(yīng)速率起決定作用

C．第二步活化能比第三步大 D．I2濃度與N2O分解速率無關(guān)

Answer 1

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

【解析】

（1）硝酸銨在催化劑下分解生成一氧化二氮和水，配平即可；

（2）根據(jù)反應(yīng)熱=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和計(jì)算鍵能；

①根據(jù)表格數(shù)據(jù)，代入速率公式計(jì)算反應(yīng)速率；

②單位時(shí)間內(nèi)c（N2O）的變化與N2O的起始濃度無關(guān)，每10min均減小0.01mol/L，若N2O起始濃度c0為0.150mol/L ，則反應(yīng)至30min時(shí)轉(zhuǎn)化的N2O的濃度為0.01mol/L3=0.03mol/L，代入轉(zhuǎn)化率計(jì)算公式計(jì)算；

③其他條件相同時(shí)，溫度升高化學(xué)反應(yīng)速率加快，N2O分解半衰期減小，據(jù)此分析；

列出三段式，求出t1min時(shí)總物質(zhì)的量為（0.5+0.5+0.25）mol=1.25mol，再根據(jù)等溫等容條件下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，計(jì)算體系壓強(qiáng)；

（4）A．溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率增大，因v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5，則溫度升高，k值增大；

B．化學(xué)反應(yīng)速率由反應(yīng)最慢的反應(yīng)決定，則第二步對總反應(yīng)速率起決定作用；

C．第二步反應(yīng)為慢反應(yīng)，第三步反應(yīng)為快反應(yīng)，所以第二步活化能比第三步大；

D．含碘時(shí)NO分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5，所以N2O分解速率與I2濃度有關(guān)。

（1）硝酸銨在催化劑下分解生成一氧化二氮和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4NO3N2O↑+2H2O，

故答案為：NH4NO3N2O↑+2H2O；

（2）2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)的ΔH=–163kJ·mol－1，設(shè)1molN2O(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收的能量為xkJ，根據(jù)反應(yīng)熱=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和，

2x-2945kJ-498kJ=-163kJ，解得x=1112.5kJ；

①根據(jù)表格數(shù)據(jù)，在0～20min時(shí)段，反應(yīng)速率v(N2O)===1.010-3mol·L-1·min-1；

②由表可知，每隔10min，c（N2O）的變化量相等，故單位時(shí)間內(nèi)c（N2O）的變化與N2O的起始濃度無關(guān)，每10min均減小0.01mol/L，若N2O起始濃度c0為0.150mol/L ，則反應(yīng)至30min時(shí)轉(zhuǎn)化的N2O的濃度為0.01mol/L3=0.03mol/L，則N2O的轉(zhuǎn)化率α=100%=20.0%；

③其他條件相同時(shí)，溫度升高化學(xué)反應(yīng)速率加快，N2O分解半衰期減小，由圖可知，壓強(qiáng)相同時(shí)，半衰期T2>T1，則溫度T1 >T2；

當(dāng)溫度為T1、起始壓強(qiáng)為p0，設(shè)起始時(shí)的物質(zhì)的量為1mol，則，

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

起始量（mol） 1 0 0

t1min時(shí)（mol） 0.5 0.5 0.25

t1min時(shí)總物質(zhì)的量為（0.5+0.5+0.25）mol=1.25mol，根據(jù)等溫等容條件下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，體系壓強(qiáng)/span>p= p0=1.25p0，

故答案為：1112.5；20.0%；>；1.25p0；

（4）A．溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率增大，因v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5，則溫度升高，k值增大，故A正確；

B．化學(xué)反應(yīng)速率由反應(yīng)最慢的反應(yīng)決定，則第二步對總反應(yīng)速率起決定作用，故B錯誤；

C．第二步反應(yīng)為慢反應(yīng)，第三步反應(yīng)為快反應(yīng)，所以第二步活化能比第三步大，故C正確；

D．含碘時(shí)NO分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5，所以N2O分解速率與I2濃度有關(guān)，故D錯誤。應(yīng)選AC，

故答案為：AC。