Question

在體積固定的密閉容器中，進行如下化學(xué)反應(yīng)：N₂O₄（g）2NO₂（g），其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下表：

t /℃	80	100	120
K	1.80	2.76	3.45

 
請回答下列問題：
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式K＝                       。
（2）該反應(yīng)為           反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）。
（3）判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是               。
A．容器內(nèi)混合氣體密度不變
B．混合氣體中c（NO₂）不變
C．0.5mol N₂O_­4分解的同時有1 mol NO₂生成
（4）在80℃時，將2.80molN₂O₄氣體充入2L固定容積的密閉容器中，一段時間后對該容器內(nèi)的物質(zhì)進行分析，得到如下數(shù)據(jù)：

	0	20	40	60	80	100
n（N2O4）	2.80	A	2.00	c	d	1.60
n（NO2）	0	0.96	b	2.08	2.40	2.40

 
①b的值為           ；
②N₂O₄的平衡轉(zhuǎn)化率為               ；
③20s～40s內(nèi)用N₂O₄表示的平均反應(yīng)速率υ（N₂O₄）＝            。

Answer 1

（1） （1分）     （2） 吸熱（2分） （3） B （2分）
（4）①1.60 （2分）  ②42.9% 或0.429（2分）  ③0.008 mol·L^-1·S^-1（2分）

試題分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K＝。
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，隨著溫度的升高，平衡常數(shù)逐漸增大。這說明升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，因此正方應(yīng)是吸熱反應(yīng)。
（3）在一定條件下，當可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，據(jù)此可以判斷。A、密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，因此密度始終是不變，所以容器內(nèi)混合氣體密度不變不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A不正確；B、混合氣體中c（NO₂）不變可以說明反應(yīng)得到平衡狀態(tài)，B正確；C、根據(jù)反應(yīng)式可知，0.5mol N₂O_­4分解的同時一定有1 mol NO₂生成，所以不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，C不正確，答案選B。
（4）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)進行到20s時NO₂的物質(zhì)的量是0.96mol所以消耗N₂O₄的物質(zhì)的量是0.96mol÷2＝0.48mol，則剩余N₂O₄的物質(zhì)的量＝2.80mol－0.48mol＝2.32mol，即A＝2.32mol。從20s進行到40s消耗N₂O₄的物質(zhì)的量＝2.32mol－2.00mol＝0.32mol，所以生成NO₂的物質(zhì)的量＝0.32mol×2＝0.64mol，則b＝0.96mol＋0.64mol＝1.60mol，即b＝1.60mol。
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)進行到80s時NO₂的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，此時消耗N₂O₄的物質(zhì)的量＝2.40mol÷2＝1.20mol，所以N₂O₄的轉(zhuǎn)化率＝×100%＝42.9%。
③20s～40s內(nèi)消耗N₂O₄的濃度＝0.32mol÷2L＝0.16mol/L，所以用N₂O₄表示的平均反應(yīng)速率υ（N₂O₄）＝0.16mol/L÷20s＝0.008 mol·L^-1·S^-1。