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(duì)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) 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。

（3）一定溫度下的恒容容器中，反應(yīng)2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

反應(yīng)時(shí)間/min	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
c(N2O)/mol·L-1	0.10	0.09	0.08	0.07	0.06	0.05	0.04	0.03	0.02	0.01	0.00

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

②若N2O起始濃度c0為0.150mol·L-1，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?jí)簭?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___(填“>”“=”或“<”)T2。當(dāng)溫度為T1、起始?jí)簭?qiáng)為p0時(shí)，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)N2O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(hào))。

A.溫度升高，k值增大

B.第一步對(duì)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的濃度與N2O分解速率無關(guān)

Answer 1

【答案】NH4NO3N2O↑+2H2O 1112.5 1.0×10-3 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；

（2）根據(jù)反應(yīng)熱=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能進(jìn)行計(jì)算；

（3）①根據(jù)v=計(jì)算速率；

②根據(jù)轉(zhuǎn)化率=×100%進(jìn)行計(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；

（4）A.溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率增大；

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(duì)總反應(yīng)速率起決定作用；

C. 反應(yīng)越慢活化能越大；

D. 根據(jù)含碘時(shí)NO分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5進(jìn)行分析。

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

（2）對(duì)反應(yīng)2N2O(g)=2N2(g)+O2(g) 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x，根據(jù)反應(yīng)熱=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和可得2x-2×945kJ-498 kJ=-163kJ，解得x=1112.5kJ；

（3）①根據(jù)表格數(shù)據(jù)，在0~20min時(shí)段，反應(yīng)速率v(N2O)=1.0×10-3mol·(L·min)-1；

②由表可知，每隔10min，c(N2O)的變化量相等，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-1，若N2O起始濃度c0為0.150mol·L-1，則反應(yīng)至30min時(shí)轉(zhuǎn)化的N2O的濃度為0.01mol·L-1×3=0.03mol·L-1，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)，對(duì)應(yīng)半衰期T2>T1，則溫度T1>T2；當(dāng)溫度為T1、起始?jí)簭?qiáng)為p0時(shí)，設(shè)起始時(shí)的物質(zhì)的量為1 mol，則：

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

起始量/mol 1 0 0

t1 min時(shí)/mol 0.5 0.5 0.25

t1 min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)p=p0=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項(xiàng)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(duì)總反應(yīng)速率起決定作用， B項(xiàng)錯(cuò)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， C項(xiàng)正確；

D.含碘時(shí)N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5，所以N2O分解速率與I2的濃度有關(guān)， D項(xiàng)錯(cuò)誤；

答案選AC。