Question

在30℃時(shí)，將0.40mol的二氧化氮?dú)怏w充入2L抽空的密閉容器中，經(jīng)過(guò)10s達(dá)到平衡，濃度變化曲線如圖所示，試回答：
（1）在上述條件下，從反應(yīng)開(kāi)始直至10s時(shí)，二氧化氮的平均反應(yīng)速率為

 

．
（2）30℃時(shí)，反應(yīng)2NO₂?N₂O₄的平衡常數(shù)的值為

 

；則升高溫度后，平衡常數(shù)將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）
（3）若保持20s時(shí)的溫度和壓強(qiáng)不變，再向平衡混合氣中充入0.075molN₂O₄，在第30s時(shí)重新達(dá)到平衡，則第30s時(shí)平衡混合氣的體積為

 

，請(qǐng)?jiān)诖痤}紙對(duì)應(yīng)圖中畫出第20～40s內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化曲線．
（4）若保持溫度不變，在第20s再向該密閉容器中再充入0.32molHe氣，并把容器體積擴(kuò)大為4L試通過(guò)計(jì)算確定平衡移動(dòng)的方向．

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)公式反應(yīng)速率v=

△c

t

來(lái)計(jì)算；
（2）根據(jù)圖象中平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，結(jié)合平衡常數(shù)K=

[N2O4]

[NO2]2

求算；該反應(yīng)正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，據(jù)此判斷溫度對(duì)K的影響；
（3）保持相同溫度和壓強(qiáng)情況下，再充入0.075 molN₂O₄達(dá)新平衡與原平衡等效，將N₂O₄全部轉(zhuǎn)化為NO₂，再根據(jù)物質(zhì)的量之比等于體積比計(jì)算；根據(jù)20s時(shí)氣體總物質(zhì)的量為（0.1mol/L+0.05mol/L）×2L=0.3mol，加入N₂O₄后氣體總物質(zhì)的量為0.3mol+0.075mol=0.375mol，根據(jù)物質(zhì)的量之比等于體積比計(jì)算出容器體積，再求出加入N₂O₄后兩種氣體各自的濃度，30s達(dá)新平衡與原平衡等效，故c（NO₂） c（N₂O₄）與原平衡相同，據(jù)此作圖；
（4）擴(kuò)大容器體積，則反應(yīng)物所占體系壓強(qiáng)減小，根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)平衡的影響判斷．

解答：解：（1）由圖象可知10s時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)NO₂濃度為0.10mol/L，所以NO₂的濃度變化為△c（NO₂）=0.20mol/L-0.10mol/L=0.10mol/L，
則其反應(yīng)速率為：v=

△c

t

=

0.10mol/L

10s

=0.01 mol/（L?s）；
故答案為：0.01 mol/（L?s）；
（2）根據(jù)圖象可知平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度為c（NO₂）=0.10mol/L，c（N₂O₄）=0.05mol/L，則平衡常數(shù)K=

[N2O4]

[NO2]2

=

0.05

0．12

=5；已知該反應(yīng)正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，
故答案為：5；減��；
（3）保持相同溫度和壓強(qiáng)情況下，再充入0.075 molN₂O₄達(dá)新平衡與原平衡等效，則將N₂O₄全部轉(zhuǎn)化為NO₂，
由物質(zhì)的量之比等于體積比得：

0.40mol

2L

=

(0.40+0.075×2)mol

V

，解得V=2.75L；
起點(diǎn)：20s時(shí)氣體總物質(zhì)的量為（0.1mol/L+0.05mol/L）×2L=0.3mol，加入N₂O₄后氣體總物質(zhì)的量為0.3mol+0.075mol=0.375mol，
在20s時(shí)加入N₂O₄后，體系體積：

0.30mol

2L

=

(0.30+0.075)mol

V1

，解得：V₁=2.5L，故20s時(shí)c（NO₂）=

0.20mol

2.5L

=0.080mol/L，
c（N₂O₄）=

0.175 mol

2.5L

=0.070mol/L；
平衡點(diǎn)：30s達(dá)新平衡與原平衡等效，故c（NO₂） c（N₂O₄）與原平衡相同，依此作圖為：；

故答案為：2.75L；；
（4）通入He與反應(yīng)無(wú)關(guān)，但是擴(kuò)大容器體積，則反應(yīng)物所占體系壓強(qiáng)減小，平衡向著計(jì)量數(shù)增大的方向移動(dòng)，即向逆方向移動(dòng)，
故答案為：向逆方向移動(dòng)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算和圖象，影響平衡的因素，及等效平衡原理的應(yīng)用等，題目難度較大．