Question

18．在100℃時(shí)，將0.200mol的四氧化二氮?dú)怏w充入2L真空的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)，N₂O₄═2NO₂，每隔一定的時(shí)間對(duì)該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到如下表格：?

時(shí)間s 濃度mol/L	0	20	40	60	80	100
c（N2O4）	0.100	c1	0.050	c3	a	b
c（NO2）	0.000	0.060	c2	0.120	0.120	0.120

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：?
（1）該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率為60%，表中c₂＞c₃（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）20s時(shí)四氧化二氮的濃度c₁=0.070mol/L，在0s～20s時(shí)間段內(nèi)，四氧化二氮的平均反應(yīng)速率為0.0015mol/（L•s）．
（3）100℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.36mol/L．
（4）若在相同情況下最初向該容器中充入的是二氧化氮?dú)怏w，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，二氧化氮的起始濃度是0.200mol/L．
（5）若在相同情況下向該容器中充入0.2mol四氧化二氮和0.3mol二氧化氮?dú)怏w，則到達(dá)平衡前v（正）＞ v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）由表可知，60s時(shí)c（NO₂）不再變化，反應(yīng)達(dá)到平衡，根據(jù)方程式計(jì)算△c（N₂O₄），根據(jù)轉(zhuǎn)化率計(jì)算平衡時(shí)N₂O₄的轉(zhuǎn)化率，60s后反應(yīng)達(dá)平衡，反應(yīng)混合物各組分的濃度不變；
（2）由△c（NO₂），根據(jù)方程式計(jì)算△c（N₂O₄），20s的四氧化二氮的濃度=起始濃度-△c（N₂O₄）；根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（N₂O₄）；
（3）根據(jù)60S時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡常數(shù)k=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
（4）恒溫恒容條件下，且反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，起始向容器中充入的是二氧化氮?dú)怏w，要達(dá)到相同的平衡狀態(tài)，按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到N₂O₄一邊，滿足N₂O₄的濃度為0.1mol/L；
（5）若在相同情況下向該容器中充入0.2mol四氧化二氮和0.3mol二氧化氮?dú)怏w，計(jì)算濃度冪之積，與平衡常數(shù)相比較，可判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向．

解答 解：（1）圖標(biāo)數(shù)據(jù)分析可知反應(yīng)的化學(xué)方程式為：N₂O₄?2 NO₂，
由表可知，60s時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡，c（NO₂）=0.120mol/L，
               N₂O₄?2NO₂，
濃度變化：0.06mol/L  0.120mol/L
所以平衡時(shí)N₂O₄的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.06mol/L}{0.1mol/L}$×100%=60%；
40S時(shí)平衡右移，c₂＞c₃，
故答案為：60%；＞；
（2）由表可知，20s時(shí)，c（NO₂ ）=0.060mol/L，所以
               N₂O₄?2NO₂，
濃度變化：0.03mol/L  0.060mol/L
所以20s的四氧化二氮的濃度c₁=0.1mol/L-0.03mol/L=0.07mol/L；
在0s～20s內(nèi)四氧化二氮的平均反應(yīng)速率為v（N₂O₄）=$\frac{0.03mol/L}{20S}$=0.0015mol•（L•s）^-1．
故答案為：0.070；0.0015；    
（3）N₂O₄?2NO₂，
起始（mol/L）  0.100   0
變化（mol/L）  0.060   0.120
平衡（mol/L） 0.040    0.120
平衡常數(shù)k=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{（0.12mol/L）^{2}}{0.040mol/L}$=0.36mol/L，
故答案為：0.36mol/L；
（4）恒溫恒容條件下，且反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，起始向容器中充入的是二氧化氮?dú)怏w，要達(dá)到相同的平衡狀態(tài)，按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到N₂O₄一邊，滿足N₂O₄的濃度為0.100mol/L，由N₂O₄（g）?2NO₂（g）可知，二氧化氮的初始濃度=2×0.100mol/L=0.200mol/L，
故答案為：0.200；
（5）若在相同情況下向該容器中充入0.2mol四氧化二氮和0.3mol二氧化氮?dú)怏w，則c（N₂O₄）=0.1mol/L，c（NO₂）=0.15mol/L，$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0.1{5}^{2}}{0.1}$=0.225＜0.36，平衡正向移動(dòng)，則正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，
故答案為：＞．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，題目主要涉及平衡轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率概念的計(jì)算應(yīng)用，難度中等．