Question

在100℃時，將0.40mol的二氧化氮氣體充入2L抽真空的密閉容器中，每隔一定時間就對該容器內(nèi)的物質(zhì)進行分析，得到如下表數(shù)據(jù)：

時間（s）	0	20	40	60	80
n（NO2）/mol	0.40	n1	0.26	n3	n4
n（N2O4）/mol	0.00	0.05	n2	0.08	0.08

（1）上述條件下，反應(yīng)開始至20s時，二氧化氮的平均反應(yīng)速率為

 

mol?L^-1?min^-1．
（2）n₃

 

n₄（填“＞”、“＜”或“=”），該反應(yīng)的平衡常數(shù)值為

 

；
（3）若在相同情況下最初向該容器充入的是四氧化二氮氣體，要達到上述同樣的平衡狀態(tài)，四氧化二氮的起始濃度是

 

mol/L，假設(shè)在80s時達到平衡，請在如圖所示的圖中畫出并標(biāo)明該條件下此反應(yīng)中N₂O₄和NO₂的濃度隨時間變化的曲線．
（4）在（3）中條件下達到平衡后四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率為

 

．
（5）達到平衡后，如升高溫度，氣體顏色會變深，則升高溫度后，反應(yīng)2NO₂?N₂O₄的平衡常數(shù)將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的計算,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算四氧化二氮的反應(yīng)速率，根據(jù)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算二氧化氮的反應(yīng)速率；
（2）反應(yīng)達到60s時達到化學(xué)平衡狀態(tài)，二氧化氮的物質(zhì)的量不再變化，計算出平衡時各物質(zhì)的濃度，根據(jù)平衡常數(shù)的計算公式計算該反應(yīng)的平衡常數(shù)；
（3）根據(jù)等效平衡原理計算；根據(jù)等效平衡計算出平衡時四氧化二氮的物質(zhì)的量濃度，以此畫出圖象；
（4）在（3）中條件下達到平衡后四氧化二氮的物質(zhì)的量為0.08mol，與充入二氧化氮為相同平衡狀態(tài)；
（5）升高溫度，氣體顏色會變深，說明升高溫度平衡向左移動．

解答： 解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，從反應(yīng)開始直至20s時，v（N₂O₄）=

0.05mol 2L

20s 60s/min

=0.075mol?L^-1?min^-1，則v（NO₂）=2v（N₂O₄）=2×0.075mol?L^-1?min^-1=0.015mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.15；
（2）反應(yīng)達到60s時達到化學(xué)平衡狀態(tài)，二氧化氮的物質(zhì)的量不再變化，所以n₃=n₄，
根據(jù)反應(yīng)方程式計算：2NO₂ ?N₂O₄
初始：0.4mol     0
轉(zhuǎn)化：0.16mol   0.08mol
平衡：0.24mol   0.08mol
則平衡時的濃度分別為：c（N₂O₄）=

0.08mol

2L

=0.04mol/L，c（NO₂）=

0.24mol

2L

=0.12mol/L，
k=

c(N2O4)

c(NO2)

=

0.04mol/L

0.12mol/L×0.12mol/L

=2.8（mol/L）^-1，
故答案為：=；2.8；
（3）根據(jù)反應(yīng) 2NO₂ ?N₂O₄可知，0.4molNO₂與0.2molN₂O₄相當(dāng)，若在相同情況下最初向該容器充入的是四氧化二氮氣體，要達到上述同樣的平衡狀態(tài)，四氧化二氮的起始濃度是：

0.2mol

2L

=0.1mol/L；從放入N₂O₄到平衡時需要80s，初始加入的N₂O₄為0.2mol，物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L，二氧化氮濃度為0；終點N₂O₄的濃度為0.04mol/L，終點二氧化氮濃度為0.12mol/L，圖象可取20s，40s，80s等幾個點用平滑曲線來連接，該條件下此反應(yīng)中N₂O₄和NO₂的濃度隨時間變化的曲線為：，故答案為：0.1mol/L；；
（5）根據(jù)等效平衡，在（4）中條件下達到平衡后四氧化二氮的物質(zhì)的量為0.08mol，與充入二氧化氮為相同平衡狀態(tài)，則反應(yīng)的四氧化二氮的物質(zhì)的量為0.2mol-0.08mol=0.012mol，所以達到平衡后四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率為轉(zhuǎn)化率為：

0.012mol

0.2mol

=60%，
故答案為：60%；
（6）升高溫度，氣體顏色會變深，說明升高溫度平衡向左移動，二氧化氮濃度增大，四氧化二氮濃度減小，化學(xué)平衡常數(shù)減小，故答案為：減小．

點評：本題考查化學(xué)平衡移動以及相關(guān)計算，題目較為綜合，涉及多方面的知識，難度較大，本題中注意把握等效平衡的解題應(yīng)用以及平衡常數(shù)的理解和應(yīng)用問題，試題側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運用基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力．