Question

【题目】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) 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。

（3）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：

反应时间/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时段，反应速率v(N2O)为___mol·(L·min)-1。

②若N2O起始浓度c0为0.150mol·L-1，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___(填“>”“=”或“<”)T2。当温度为T1、起始压强为p0时，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N2O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的浓度与N2O分解速率无关

Answer 1

【答案】NH4NO3N2O↑+2H2O 1112.5 1.0×10-3 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；

（2）根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能进行计算；

（3）①根据v=计算速率；

②根据转化率=×100%进行计算；

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；

（4）A.温度升高，化学反应速率增大；

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. 反应越慢活化能越大；

D. 根据含碘时NO分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5进行分析。

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

（2）对反应2N2O(g)=2N2(g)+O2(g) ΔH=-163kJ·mol-1，设1molN2O(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量为x，根据反应热=反应物的键能总和-生成物的键能总和可得2x-2×945kJ-498 kJ=-163kJ，解得x=1112.5kJ；

（3）①根据表格数据，在0~20min时段，反应速率v(N2O)=1.0×10-3mol·(L·min)-1；

②由表可知，每隔10min，c(N2O)的变化量相等，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-1，若N2O起始浓度c0为0.150mol·L-1，则反应至30min时转化的N2O的浓度为0.01mol·L-1×3=0.03mol·L-1，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，对应半衰期T2>T1，则温度T1>T2；当温度为T1、起始压强为p0时，设起始时的物质的量为1 mol，则：

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

起始量/mol 1 0 0

t1 min时/mol 0.5 0.5 0.25

t1 min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；

（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项正确；

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， B项错误；

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， C项正确；

D.含碘时N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5，所以N2O分解速率与I2的浓度有关， D项错误；

答案选AC。