Question

在100℃時(shí)，將0.40mol二氧化氮?dú)怏w充入2L抽空的密閉容器中，每隔一定時(shí)間就對(duì)該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到如下表數(shù)據(jù)：

時(shí)間（s）	0	20	40	60	80
n（NO2）/mol	0.40	n1	0.26	n3	n4
n（N2O4）/mol	0.00	0.05	n2	0.08	0.08

（1）在上述條件下，從反應(yīng)開始直至20s時(shí)，二氧化氮的平均反應(yīng)速率為

0.15

mol/（L?min）．
（2）此條件下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的值約為

2.8

（保留兩位有效數(shù)字）．
（3）若達(dá)到平衡后，降低溫度，氣體顏色會(huì)變淺，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)將

增大

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）若在相同情況下最初向該容器中充入的是N₂O₄氣體，要達(dá)到初始數(shù)據(jù)表中同樣的平衡狀態(tài)，N₂O₄的起始濃度是

0.10mol/L

；假設(shè)在80s時(shí)達(dá)到平衡，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出并標(biāo)明該條件下此反應(yīng)中N₂O₄和NO₂的濃度隨時(shí)間變化的曲線．

（5）計(jì)算（4）中條件下達(dá)到平衡后N₂O₄的轉(zhuǎn)化率

60%

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)公式反應(yīng)速率v=

△c

t

來計(jì)算；
（2）化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，各組分的濃度不再隨時(shí)間的改變而改變；反應(yīng)2NO₂N₂O₄的平衡常數(shù)K=

[N2O4]

[NO2]2

，
（3）溫度升高，平衡體系向著吸熱的方向進(jìn)行，判斷K的變化情況；
（4）根據(jù)各組分的濃度變化量之比等于系數(shù)值比來計(jì)算；根據(jù)起始和平衡時(shí)的濃度畫出圖象；
（5）根據(jù)N₂O₄的起始濃度和轉(zhuǎn)化的濃度求出轉(zhuǎn)化率．

解答：解：（1）從反應(yīng)開始直至20s時(shí)，四氧化二氮的平均反應(yīng)速率v=

△c

t

=

0.05mol 2L

20s

=0.00125mol/（L?s），二氧化氮的平均反應(yīng)速率為四氧化二氮的平均反應(yīng)速率的2倍，即為0.0025mol?（L?s）^-1，單位轉(zhuǎn)化為mol/（L?min）時(shí)v（NO₂）=0.0025×60=0.15mol/（L?min）故答案為：0.15；
（2）在60s時(shí)，反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，所以n₃=n₄，當(dāng)四氧化二氮的濃度為

0.08mol

2L

=0.04mol/L時(shí)，二氧化氮的濃度是：

0.4mol

2L

=0.12mol/L，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

[N2O4]

[NO2]2

=

0.04

0.122

≈2.8，故答案為：2.8；
（3）反應(yīng)2NO₂N₂O₄是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正移，所以K增大，故答案為：增大；
（4）若在相同情況下最初向該容器充入的是N₂O₄氣體，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，N₂O₄的起始濃度是c，則      
                       N₂O₄2NO₂
起始濃度（mol?L^-1）      c             0
轉(zhuǎn)化濃度（mol?L^-1）    c-0.04        0.12
平衡濃度（mol?L^-1）　    0.04         0.12
所以

c-0.04

0.12

=

1

2

解得c=0.10，
已知起始時(shí)N₂O₄為0.1mol/L，NO₂為0，平衡時(shí)N₂O₄為0.04mol/L，NO₂為0.12mol/L，所以N₂O₄和NO₂的濃度隨時(shí)間變化的曲線為：；
故答案為：0.10mol/L；；
（5）已知起始時(shí)N₂O₄為0.1mol/L，平衡時(shí)N₂O₄為0.04mol/L，所以轉(zhuǎn)化的濃度為0.06mol/L，所以轉(zhuǎn)化率為：

0.06mol/L

0.1mol/L

×100%=60%，故答案為：60%．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道化學(xué)平衡的綜合題，考查了反應(yīng)速率計(jì)算，K的計(jì)算，等效平衡等，考查角度廣，難度大．