Question

【題目】氧化亞氮(N2O)是一種強(qiáng)溫室氣體，且易轉(zhuǎn)換成顆粒污染物。研究氧化亞氮分解對環(huán)境保護(hù)有重要意義。

（1）污水生物脫氮過程中，在異養(yǎng)微生物催化下，硝酸銨可分解為N2O和另一種產(chǎn)物，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△H=-163kJ/mol，1molN2(g)，1molO2(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時分別需要吸收945kJ，498kJ的能量，則1molN2O(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時需要吸收的能量為___kJ。

（3）在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)時間/min	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
c（N2O）/molL-1	0.100	0.090	0.080	0.070	0.060	0.050	0.040	0.030	0.020	0.010	0.010

①在0～20min時段，反應(yīng)速率v（N2O）為___molL-1min1。

②若N2O起始濃度c0為0.150 molL-1，則反應(yīng)至30min時N2O的轉(zhuǎn)化率α=___。比較不同起始濃度時N2O的分解速率：v（c0=0.150molL-1）___v（c0=0.001molL-1）（填“＞”、“=”或“＜”）。

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消耗一半時所需的相應(yīng)時間），則T1____T2（填“＞”、“=”或“＜”）。當(dāng)溫度為T1、起始壓強(qiáng)為p0，反應(yīng)至t1min時，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N2O分解速率方程v=kc（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.N2O分解反應(yīng)中，k(含碘)＞k(無碘)

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 1×10-3 20% ＝ ＞ 1.25p0 AC

【解析】

（1）在異養(yǎng)微生物催化下，硝酸銨氮元素價態(tài)歸中可分解為N2O和水，據(jù)此書寫；

（2）根據(jù)反應(yīng)熱=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能解得；

（3）①根據(jù)v=計(jì)算；

②觀察數(shù)據(jù)可得每隔10min，c(N2O)的變化量相等，故單位時間內(nèi)c(N2O)的變化量是定值，即N2O的分解速率是定值，即為1×10-3molL-1min-1，據(jù)此可得；

③溫度越高反應(yīng)速率越快；根據(jù)反應(yīng)可知，2molN2O反應(yīng)一半時容器中氣體總共2.5mol，根據(jù)相同溫度下，氣體的物質(zhì)的量與壓強(qiáng)成正比可得；

（4）A．由題碘的存在提高N2O的分解速率，v=kc（N2O）[c（I2）]0.5中v與k成正比；

B．慢反應(yīng)對總反應(yīng)速率起決定作用；

C．第二步反應(yīng)慢，活化能大；

D．I2濃度與N2O分解速率有關(guān)。

（1）硝酸銨氮元素價態(tài)歸中，可分解為N2O和水，化學(xué)反應(yīng)為：NH4NO3N2O↑+2H2O；

（2）設(shè)1molN2O(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時需要吸收的能量為Q，則△H=2Q-2×945kJ/mol-498kJ/mol=-163kJmol-1，解得Q=1112.5kJ/mol；

（3）①在0～20min時段，反應(yīng)速率v(N2O)===1×10-3molL-1min-1；

②觀察數(shù)據(jù)可得每隔10min，c(N2O)的變化量相等，故單位時間內(nèi)c(N2O)的變化量是定值，即N2O的分解速率是定值，即為v（c0=0.150molL-1）=v（c0=0.100molL-1）=1×10-3molL-1min-1，若N2O起始濃度c0為0.150molL-1，則反應(yīng)至30min時N2O的轉(zhuǎn)化率為×100%=20%；

③溫度越高反應(yīng)速率越快，由圖可知，T1條件下所用時間較短，反應(yīng)速率快，則T1＞T2；根據(jù)反應(yīng)可知，2molN2O反應(yīng)一半時容器中氣體總共2.5mol，則=，解得p=1.25p0；

（4）A．由題碘的存在提高N2O的分解速率，v=kc（N2O）[c（I2）]0.5中v與k成正比，則k（含碘）＞k（無碘），故A正確；

B．慢反應(yīng)對總反應(yīng)速率起決定作用，第二步起決定作用，故B錯誤；

C．第二步反應(yīng)慢，活化能大，故C正確；

D．根據(jù)N2O分解速率方程v=kc（N2O）[c（I2）]0.5，I2濃度與N2O分解速率有關(guān)，故D錯誤；

故答案為：AC。