Question

【題目】無色氣體N2O4是一種強氧化劑，為重要的火箭推進劑之一。N2O4與NO2之間存在反應:N2O4(g)2NO2 (g) ΔH=+57.2 kJ/mol。

(1)將一定量N2O4加入到恒溫恒容的密閉容器中。

①能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是____

a.v正(N2O4)=2v逆(NO2)

b.容器中氣體的溫度不變

c.容器中氣體平均相對分子質(zhì)量不變

d.混合氣體密度不變

②達到平衡狀態(tài)后，保持體積不變升高溫度,再次到達平衡狀態(tài)時混合氣體顏色_______(填“變深”、“變淺”或“不變”)， 判斷理由___________。

(2)將一定量N2O4加入到恒溫恒壓的密閉容器中(溫度298K、壓強100kPa)。該反應中，正反應速率v正=k正×p(N2O4),逆反應速率v逆=k逆×p2(NO2),其中k正、k逆為速率常數(shù),p為分壓(分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))，則該反應的壓強平衡常數(shù)Kp=_____(以k正、k逆表示)。若該條件下k正=4.4×104s-1,當N2O4分解10%時，v正=____kPa·s-1

(3)將一定量N2O4加入到恒容密閉容器中。測得不同溫度下,N2O4的平衡轉(zhuǎn)化率a如圖所示。已知N2O4的起始壓強p0為210kPa,計算圖中a點對應溫度下反應的壓強平衡常數(shù)Kp=______。

Answer 1

【答案】 c 變深 該反應正向為吸熱反應,升溫使平衡正向移動,c(NO2)增大，氣體顏色變深 k正/k逆 3.6×106 224 kPa

【解析】（1）①a.v正(N2O4)=2v逆(NO2)不滿足正逆反應速率相等，反應沒有達到平衡狀態(tài)，a錯誤；b.由于是恒溫恒容，所以容器中氣體的溫度不變，不能說明該反應達到平衡狀態(tài)，b錯誤；c.混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量是變化的，所以容器中氣體平均相對分子質(zhì)量不變說明該反應達到平衡狀態(tài)，c正確；d.密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，所以混合氣體密度不變，不能說明該反應達到平衡狀態(tài)，d錯誤，答案選c；②達到平衡狀態(tài)后，保持體積不變升高溫度，正反應吸熱，平衡向正反應方向進行，NO2濃度增大，再次到達平衡狀態(tài)時混合氣體顏色變深。（2）平衡時正逆速率相等，由于v正=k正×p(N2O4)，v逆=k逆×p2(NO2)，聯(lián)立可得Kp=K正/K逆；當N2O4分解10%時，設投入的N2O4為1mol，轉(zhuǎn)化的N2O4為0.1mol，則根據(jù)方程式可知

N2O4（g）2NO2（g） 物質(zhì)的量增大△n

1mol 2mol－1mol=1mol

0.1mol 0.1mol

故此時p（N2O4）=，則v正=4.4×l04s-1×=3.6×106 kPas-1；（3）設N2O4的起始量是1mol，a點轉(zhuǎn)化率是0.4，則根據(jù)方程式可知

N2O4（g）2NO2（g）

起始量（mol） 1 0

轉(zhuǎn)化量（mol） 0.4 0.8

平衡量（mol） 0.6 0.8

所以平衡后的壓強是1.4×210kPa＝294 kPa，所以a點對應溫度下反應的壓強平衡常數(shù)Kp=。