Question

4．在100℃時(shí)，將0.100mol的N₂O₄氣體充入1L抽空密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：N₂O₄（g）?2NO₂．
現(xiàn)在隔一定時(shí)間對(duì)該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到如下表格：

t/s c/（mol•L-1）	0	20	40	60	80	100
c（N2O4）/（mol•L-1）	0.100	c1	0.050	c3	a	b
c（NO2）/（mol•L-1）	0	0.060	c2	0.120	0.120	0.120

試回答下列問題：
（1）達(dá)到平衡時(shí)N₂O₄的轉(zhuǎn)化率為60%，表中c₂＞c₃，a=b（后兩空選填＞、＜、=）
（2）20s的N₂O₄的濃度c₁=0.07mol/L在0～20s內(nèi)N₂O₄的平均反應(yīng)速率為0.0015mol/（L•s）；
（3）若其他反應(yīng)條件以及初始物質(zhì)物質(zhì)的量不變，將反應(yīng)的溫度降低到80℃時(shí)，達(dá)到平衡時(shí)NO₂的物質(zhì)的量為0.100mol，那么正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)（選填吸熱或放熱）
（4）若在相同初始情況下最初向該容器充入的是二氧化氮?dú)怏w，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，二氧化氮的起始濃度為0.20mol/L．

Answer 1

分析 （1）由表可知，60s時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡，根據(jù)方程式計(jì)算△c（N₂O₄），根據(jù)轉(zhuǎn)化率計(jì)算平衡時(shí)N₂O₄的轉(zhuǎn)化率；
根據(jù)方程式計(jì)算，計(jì)算c₂、c₃，據(jù)此解答；
60s后反應(yīng)達(dá)平衡，反應(yīng)混合物各組分的濃度不變．
（2）由△c（NO₂），根據(jù)方程式計(jì)算△c（N₂O₄），20s的四氧化二氮的濃度=起始濃度-△c（N₂O₄）；
根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（N₂O₄）．
（3）80℃時(shí)，達(dá)到平衡時(shí)NO₂的物質(zhì)的量為0.100mol，說明降低溫度后平衡向著逆向移動(dòng)，據(jù)此判斷反應(yīng)熱；
（4）達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，說明兩個(gè)平衡為等效平衡，按化學(xué)計(jì)量數(shù)換算到N₂O₄一邊，滿足c（N₂O₄）為0.100mol/L．

解答 解：（1）由表可知，60s時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡，c（NO₂）=0.120mol/L，根據(jù)反應(yīng)N₂O₄?2NO₂可知，平衡時(shí)消耗二氧化氮的濃度為：c（N₂O₄）=0.120mol/L×$\frac{1}{2}$=0.06mol/L，則平衡時(shí)N₂O₄的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{0.06mol/L}{0.1mol/L}$×100%=60%；
達(dá)到平衡時(shí)各組分的濃度不再變化，則c₃=a=b=0.1mol/L-0.06mol/L=0.04mol/L；
由表可知，40s時(shí)，c（N₂O₄）=0.050mol/L，N₂O₄的濃度變化為：（0.1-0.05）mol/L=0.05mol/L，則c₂=0.05mol/L×2=0.10mol/L，所以c₂＞c₃，
故答案為：60；＞；=；
（2）由表可知，20s時(shí)，c（NO₂）=0.060mol/L，則反應(yīng)消耗 N₂O₄的濃度為0.030mol/L，則20s的四氧化二氮的濃度c₁=0.1mol/L-0.03mol/L=0.07mol/L；
在0s～20s內(nèi)四氧化二氮的平均反應(yīng)速率為v（N₂O₄）=$\frac{0.03mol/L}{20s}$=0.0015mol•（L•s）^-1，
故答案為：0.07mol/L；0.0015；
（3）若其他反應(yīng)條件以及初始物質(zhì)物質(zhì)的量不變，將反應(yīng)的溫度降低到80℃時(shí)，達(dá)到平衡時(shí)NO₂的物質(zhì)的量為0.100mol＜0.120mol/L，說明降低溫度后平衡向著放熱的逆向移動(dòng)，則逆向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，
故答案為：吸熱；
（4）達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，為等效平衡，按化學(xué)計(jì)量數(shù)換算到N₂O₄一邊，滿足c（N₂O₄）為0.100mol/L即可，根據(jù)反應(yīng)N₂O₄ ?2 NO₂可知二氧化氮的濃度應(yīng)該為：c（NO₂）=2c（N₂O₄）=0.1mol/L×2=0.20mol/L，
故答案為：0.20mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算，題目難度中等，涉及化學(xué)反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率等的計(jì)算、等效平衡的應(yīng)用等知識(shí)，注意掌握化學(xué)反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率的概念及表達(dá)式，明確等效平衡的判斷方法為解答關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．