Question

6．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，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：

	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

試填空：
（1）該反應(yīng)的化學(xué)方程式為N₂O₄?2 NO₂，
達(dá)到平衡時(shí)，四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率為60%，表中c₂＞c₃、a=b（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）20s時(shí)四氧化二氮的濃度c₁=0.07mol/L，40s時(shí)二氧化氮的濃度c₂=0.1mol/L，在0s～20s時(shí)間段內(nèi)，二氧化氮的平均反應(yīng)速率為v（NO₂）=0.003mol/（L•s），四氧化二氮的平均反應(yīng)速率為v（N₂O₄）=0.0015mol/（L•s）
（3）若在相同情況下最初向該容器充入的是二氧化氮?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0.2mol/L．

Answer 1

分析 （1）由表可知，60s時(shí)反應(yīng)達(dá)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；40s沒(méi)有達(dá)到平衡，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），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；
（3）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．

解答 解：（1）圖中數(shù)據(jù)可知，c（N₂O₄）減小，c（NO₂）增多，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?2 NO₂，
開(kāi)始濃度  0.1          0
濃度變化：0.06mol/L 0.120mol/L
平衡濃度   0.04         0.12
所以平衡時(shí)N₂O₄的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.06mol/L}{0.1mol/L}$×100%=60%；
60s達(dá)到平衡，c₂=0.5mol/L×2=0.1mol/L＞c₃=0.04mol/L=a=b，
故答案為：N₂O₄?2 NO₂；60；＞；=；
（2）由表可知，20s時(shí)，c（NO₂ ）=0.060mol/L，所以
                N₂O₄?2 NO₂，
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；
c₂=0.5mol/L×2=0.1mol/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，
由速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可知，0s～20s時(shí)間段內(nèi)，二氧化氮的平均反應(yīng)速率為v（NO₂）=0.0015mol•（L•s）^-1×2=0.003mol•（L•s）^-1，
故答案為：0.07；0.1；0.003；0.0015；
（3）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，由N₂O₄（g）?2 NO₂（g）可知，二氧化氮的初始濃度=2×0.1mol/L=0.2mol/L，
故答案為：0.2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握表格數(shù)據(jù)的應(yīng)用、化學(xué)平衡三段法、速率及濃度計(jì)算為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計(jì)算能力的考查，注意60s達(dá)到平衡時(shí)濃度不變，題目難度不大．