Question

80℃時(shí)，將0.40mol的N₂O₄氣體充入2L已經(jīng)抽空的固定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0，隔一段時(shí)間對該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到如下數(shù)據(jù)：

時(shí)間（s） n（mol）	0	20	40	60	80	100
n（N2O4）	0.40	a	0.20	c	d	e
n（NO2）	0.00	0.24	b	0.52	0.60	0.60

①計(jì)算20s-40s內(nèi)用N₂O₄表示的平均反應(yīng)速率為

0.002mol/（L?S）

；
②計(jì)算在80℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

1.8mol?L^-1

；
③反應(yīng)進(jìn)行至100s后將反應(yīng)混合物的溫度降低，混合氣體的顏色（填“變淺”、“變深”或“不變”）

變淺

；
④要增大該反應(yīng)的K值，可采取的措施有（填序號）

D

．
A．增大N₂O₄的起始濃度                  B．向混合氣體中通入NO₂
C．使用高效催化劑                       D．升高溫度
⑤在同條件下，如果將0.40mol的N₂O₄氣體充入2L已經(jīng)抽空的固定容積的絕熱密閉容器中，最終達(dá)到平衡后n（NO₂）

＜

0.60mol（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析：①先根據(jù)二氧化氮物質(zhì)的量計(jì)算20s內(nèi)反應(yīng)的四氧化二氮的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算20s時(shí)容器內(nèi)四氧化二氮的物質(zhì)的量，再計(jì)算20s～40s參加反應(yīng)的四氧化二氮的物質(zhì)的量，再根據(jù)速率定義式計(jì)算四氧化二氮的平均反應(yīng)速率；
②反應(yīng)的平衡常數(shù)為生成物的濃度系數(shù)次冪之積除以反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積所得的比值，由表中數(shù)據(jù)可知80s時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，計(jì)算出平衡時(shí)反應(yīng)混合物各組分的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算平衡時(shí)各組分的濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
③該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，降低溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NO₂濃度減�。�
④平衡常數(shù)只受溫度影響，要增大該反應(yīng)的K值，應(yīng)改變溫度使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
⑤反應(yīng)開始四氧化二氮的物質(zhì)的量相同，容器的體積相同，該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在固定容積2L的絕熱密閉容器，溫度降低，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率降低．

解答：解：①20s時(shí)△n（NO₂）=0.24mol，故△n（N₂O₄）=

1

2

△n（NO₂）=

1

2

×0.24mol=0.12mol，所以a=0.4mol-0.12mol=0.28mol，故20s～40s參加反應(yīng)的四氧化二氮的物質(zhì)的量為0.28mol-0.2mol=0.08mol，所以20s-40s內(nèi)用N₂O₄表示的平均反應(yīng)速率為

0.08mol 2l

40s-20s

=0.002mol/（L?S），故答案為：0.002mol/（L?S）；
②由表中數(shù)據(jù)可知80s時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，由（1）中計(jì)算可知d=e=0.1mol，故c（N₂O₄）=

0.1mol

2L

=0.05mol/L，c（NO₂）=

0.6mol

2L

=0.3mol/L，所以該溫度下平衡常數(shù)k=

0．32

0.05

mol?L^-1=1.8mol?L^-1，故答案為：1.8mol?L^-1；
③該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，降低溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NO₂濃度減小，氣體的顏色變淺，故答案為：變淺；
④平衡常數(shù)只受溫度影響，要增大該反應(yīng)的K值，應(yīng)改變溫度使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故應(yīng)升高溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)k增大，故答案為：D；
⑤反應(yīng)開始四氧化二氮的物質(zhì)的量相同，容器的體積相同，該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在固定容積2L的絕熱密閉容器，溫度降低，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率降低，故達(dá)到平衡時(shí)n（NO₂）小于0.60mol，故答案為：＜．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)平衡移動(dòng)以及有關(guān)計(jì)算，題目較為綜合，具有一定難度，做題時(shí)注意外界條件對化學(xué)平衡的影響．注意④中平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變平衡常數(shù)不變，⑤是易錯(cuò)點(diǎn)，容易忽略絕熱容器．