Question

在100℃時(shí)，將0.4mol的二氧化氮?dú)怏w充入2L抽真空的密閉容器中，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	0.4	n1	0.26	n3	n4
n（N2O4）/mol	0	0.05	n2	0.08	0.08

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

0.0025mol?L^-1?min^-1

mol?L^-1?min^-1．
（2）n₃

=

n₄（填“＞”、“＜”或“=”），該反應(yīng)的平衡常數(shù)的值為

2.8

；
（3）若在相同情況下最初向該容器充入的是四氧化二氮?dú)怏w，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，四氧化二氮的起始濃度是

0.1mol/L

mol/L．
（4）假設(shè)從放入N₂O₄到平衡時(shí)需要80s，請(qǐng)?jiān)谟覉D中畫(huà)出并標(biāo)明該條件下此反應(yīng)中N₂O₄濃度隨時(shí)間變化的曲線．
（5）在（4）中條件下達(dá)到平衡后四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率為

60%

，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為

57.5

g．mol^-1．
（6）達(dá)到平衡后，如升高溫度，氣體顏色會(huì)變深，則升高溫度后，反應(yīng)2NO₂N₂O₄的平衡常數(shù)將

減小

（填“增大”、“減小”或“不變”）
（7）達(dá)到平衡后，如向該密閉容器中再充入0.32molHe氣，并把容器體積擴(kuò)大為4L，則平衡2NO₂N₂O₄將

向左移動(dòng)

．（填“向左移動(dòng)”、“向右移動(dòng)”或“不移動(dòng)”）．
（8）達(dá)到平衡后，如果縮小容器的體積，則氣體的顏色變化是先變深后變淺，但比原來(lái)的顏色深，試用平衡移動(dòng)原理解釋其變化的原因

縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，c（NO₂）的濃度變大，顏色加深；增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，c（NO₂）的濃度減小，但比原來(lái)的濃度要大，所以看到氣體顏色先變深，后變淺，但比原來(lái)深．

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算四氧化二氮的反應(yīng)速率，根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算二氧化氮的反應(yīng)速率；
（2）反應(yīng)達(dá)到60s時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，二氧化氮的物質(zhì)的量不再變化，計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，根據(jù)平衡常數(shù)的計(jì)算公式計(jì)算；
（3）根據(jù)等效平衡原理計(jì)算；
（4）根據(jù)等效平衡計(jì)算出平衡時(shí)四氧化二氮的物質(zhì)的量濃度，以此畫(huà)出圖象；
（5）根據(jù)等效平衡，在（4）中條件下達(dá)到平衡后四氧化二氮的物質(zhì)的量為0.08mol，與充入二氧化氮為相同平衡狀態(tài)，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量與初始加入二氧化氮時(shí)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量相等；
（6）升高溫度，氣體顏色會(huì)變深，說(shuō)明升高溫度平衡向左移動(dòng)；
（7）He為惰性氣體，不參與反應(yīng)，增大體積，對(duì)參加反應(yīng)的氣體來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于是壓強(qiáng)減小，則平衡左移；
（8）根據(jù)勒夏特列原理解釋．

解答：解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，，從反應(yīng)開(kāi)始直至20s時(shí)，v（N₂O₄）=

0.05mol 2L

20s

=0.00125mol?L^-1?min^-1，則v（NO₂）=2v（N₂O₄）=2×0.00125mol?L^-1?min^-1=0.0025 mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.0025 mol?L^-1?min^-1；
（2）反應(yīng)達(dá)到60s時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，二氧化氮的物質(zhì)的量不再變化，所以n₃=n₄，
根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算：
       2NO₂N₂O₄
初始：0.4mol     0
轉(zhuǎn)化：0.16mol     0.08mol
平衡：0.24mol     0.08mol
則平衡時(shí)的濃度分別為：c（N₂O₄）=0.04mol/L，c（NO₂）=0.12mol/L，
k=

c(N2O4)

c2(NO2)

=

0.04mol/L

0.12mol/L×0.12mol/L

=2.8（mol/L）^-1，
故答案為：=；2.8；
（3）根據(jù)反應(yīng) 2NO₂N₂O₄可知，0.4molNO₂與0.2molN₂O₄相當(dāng)，若在相同情況下最初向該容器充入的是四氧化二氮?dú)怏w，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，四氧化二氮的起始濃度是

0.2mol

2L

=0.1mol/L，故答案為：0.1mol/L；
（4）從放入N₂O₄到平衡時(shí)需要80s，初始加入的N₂O₄為0.2mol，物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L，圖象可取20s，40s，80s等幾個(gè)點(diǎn)用平滑曲線來(lái)連接，故答案為：；
（5）根據(jù)等效平衡，在（4）中條件下達(dá)到平衡后四氧化二氮的物質(zhì)的量為0.08mol，與充入二氧化氮為相同平衡狀態(tài)，則反應(yīng)的四氧化二氮的物質(zhì)的量為0.2mol-0，08mol=0.012mol，所以轉(zhuǎn)化率為：

0.012mol

0.2mol

× 100=60%，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量與初始加入二氧化氮時(shí)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量相等，

.

M

=

0.24mol×46g/moL+0.08mol×92g/mol

0.24mol+0.08mol

=57.5g．mol^-1，故答案為：60%；57.5g．mol^-1；
（6）升高溫度，氣體顏色會(huì)變深，說(shuō)明升高溫度平衡向左移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，故答案為：減小；
（7）向該密閉容器中再充入0.32molHe氣，并把容器體積擴(kuò)大為4L，He為惰性氣體，不參與反應(yīng)，增大體積，對(duì)參加反應(yīng)的氣體來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于是壓強(qiáng)減小，則平衡左移，
故答案為：向左移動(dòng)；
（8）縮小體積濃度增大，顏色加深，平衡向右移動(dòng)，c（NO₂）的濃度減小，但比原來(lái)的濃度要大，符合勒夏特列原理，
故答案為：縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，c（NO₂）的濃度變大，顏色加深；增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，c（NO₂）的濃度減小，但比原來(lái)的濃度要大，所以看到氣體顏色先變深，后變淺，但比原來(lái)深．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡移動(dòng)以及相關(guān)計(jì)算，題目較為綜合，涉及多方面的知識(shí)，難度中等，本題中注意把握等效平衡的解題應(yīng)用以及平衡常數(shù)的理解和應(yīng)用問(wèn)題．