Question

3．100℃時，若將0.100mol N₂O₄氣體放入1L密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)N₂O₄?2NO₂，c（N₂O₄）隨時間的變化如表所示．回答下列問題：

時間/s	0	20	40	60	80	100
c（N2O4）/（mol•L-1）	0.100	0.070	0.050	0.040	0.040	0.040

（1）在0～40s時段，化學反應(yīng)速率v（NO₂）為0.0025mol•L^-1•s^-1；
此溫度下的化學平衡常數(shù)K為0.36．
（2）下列能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是BD
A.2v（N₂O₄）=v（NO₂）
B．體系的顏色不再改變
C．混合氣體的密度不再改變
D．混合氣體的壓強不再改變
（3）該反應(yīng)達到平衡后，降溫至50℃，c（N₂O₄）變?yōu)?.080mol•L^-1，混合氣體的顏色變淺（填“深”或“淺”），該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”），判斷的理由是降低溫度平衡向放熱反應(yīng)方向移動，降低溫度c（N₂O₄）濃度增大，平衡逆向移動．
（4）該反應(yīng)達平衡后，若只改變一個條件，達新平衡時，下列能使NO₂的體積分數(shù)增大的是：BC
A．充入一定量的NO₂                      
B．增大容器的容積
C．分離出一定量的NO₂                    
D．充入一定量的N₂
（5）100℃時，若將9.2gNO₂和N₂O₄氣體放入1L密閉容器中，某時刻測得容器內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量為50，則此時v_正（N₂O₄）＜v_逆（N₂O₄）．（填“＞”、“=”或“＜”）

Answer 1

分析 （1）由表可知，0～40s時間內(nèi)N₂O₄的濃度由0.10mol/L減小為0.050mol/L，以此計算其反應(yīng)速率，再利用反應(yīng)速率之比等于化學計量數(shù)之比計算NO₂的反應(yīng)速率；平衡常數(shù)為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比；
（2）根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征解答，當反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達平衡狀態(tài)；
（3）降低溫度平衡向放熱反應(yīng)移動；平衡時，c（N₂O₄）=0.040mol/L，降溫至50℃，c（N₂O₄）變?yōu)?.080mol•L^-1，說明該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
（4）依據(jù)化學平衡原理分析改變條件增大NO₂的體積分數(shù)的選項；
（5）根據(jù)平均分子量=$\frac{氣體總質(zhì)量}{氣體總的物質(zhì)的量}$計算分析；

解答 解：（1）由表可知，0～40s時間內(nèi)N₂O₄的濃度由0.10mol/L減小為0.050mol/L，則其反應(yīng)速率為V（N₂O₄）=$\frac{△C}{△t}$=$\frac{0.10mol/L-0.05mol/L}{40s}$=0.00125mol/（L•s），由反應(yīng)速率之比等于化學計量數(shù)之比，則NO₂的反應(yīng)速率為V（NO₂）=0.00125mol/（L．s）×2=0.0025mol/（L．s），60S時，N₂O₄的濃度不再變化，說明已達平衡，平衡時，c（N₂O₄）=0.040mol/L，1L密閉容器n（N₂O₄）=0.040mol，反應(yīng)消耗n（N₂O₄）=0.1mol-0.040mol=0.06mol，N₂O₄?2NO₂，此時，n（NO₂）=0.12mol，c（NO₂）=0.12mol/L，
平衡常數(shù)為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，則K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0.12×0.12}{0.04}$=0.36，
故答案為：0.0025；0.36；
（2）N₂O₄（無色）?2NO₂（紅棕色）在1L密閉容器中進行，
A.2v（N₂O₄）=v（NO₂），NO₂的反應(yīng)速率是N₂O₄的反應(yīng)速率的2倍，未體現(xiàn)正與逆的關(guān)系，故A錯誤；
B．體系的顏色不再改變，說明二氧化氮的濃度不變，正逆反應(yīng)速率相等，故B正確；
C．無論是否反應(yīng)，體系的混合氣體的總質(zhì)量不變，密度不變，未體現(xiàn)正與逆的關(guān)系，故C錯誤；
D．該反應(yīng)正反應(yīng)為體積增大的反應(yīng)，混合氣體的壓強不再改變，說明氣體的物質(zhì)的量不變，正逆反應(yīng)速率相等，故D正確；
故答案為：BD；
（3）平衡時，c（N₂O₄）=0.040mol/L，降溫至50℃，c（N₂O₄）變?yōu)?.080mol•L^-1，N₂O₄（無色）?2NO₂（紅棕色）說明平衡逆向移動，所以混合氣體的顏色變淺，降低溫度平衡向放熱反應(yīng)方向移動，說明該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，
故答案為：淺；吸熱；降低溫度平衡向放熱反應(yīng)方向移動，降低溫度c（N₂O₄）濃度增大，平衡逆向移動；
（4）N₂O₄（無色）?2NO₂（紅棕色）在1L密閉容器中進行，使NO₂的體積分數(shù)增大，需平衡向正反應(yīng)方向移動，
A．充入一定量的NO₂，c（NO₂）增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動，達新平衡時，則NO₂的體積分數(shù)減小，故A錯誤；
B．增大容器的容積，各組分濃度均減小，但平衡向體積增大的方向移動，即正向移動，NO₂的體積分數(shù)增大，故B正確；
C．分離出一定量的NO₂，平衡正向進行，達新平衡時，下列能使NO₂的體積分數(shù)增大，故C正確；
D．充入一定量的N₂，總壓增大，氣體分壓不變，不會引起化學平衡的移動，二氧化氮濃度不變，故D錯誤；
故答案為：BC；
（5）100℃時，將0.100mol N₂O₄氣體放入1L密閉容器中，平衡時，n（N₂O₄）=0.040mol，n（NO₂）=0.12mol，平均分子量=$\frac{氣體總質(zhì)量}{氣體總的物質(zhì)的量}$=$\frac{0.1mol×92g/mol}{0.04mol+0.12mol}$=57.5g/mol，將9.2gNO₂和N₂O₄氣體放入1L密閉容器中，某時刻測得容器內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量為50，說明反應(yīng)需向體積縮小的方向進行，即v_正（N₂O₄）＜v_逆（N₂O₄），
故答案為：＜．

點評 本題考查反應(yīng)速率及平衡常數(shù)的計算以及化學平衡的有關(guān)知識，把握影響化學平衡移動的因素是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．