Question

8．100℃時(shí)，若將0.100mol N₂O₄氣體放入1L密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)N₂O₄?2NO₂，c（N₂O₄）隨時(shí)間的變化如表所示．回答下列問(wèn)題：

時(shí)間/s	0	20	40	60	80	100
c（N2O4）/（mol•L-1）	0.100	0.070	0.050	0.040	0.040	0.040

（1）在0﹀40s時(shí)段，化學(xué)反應(yīng)速率v（NO₂）為0.0025mol•L^-1•s^-1；此溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)K為0.36．
（2）下列能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是BD．
A.2v（N₂O₄）=v（NO₂）             B．體系的顏色不再改變
C．混合氣體的密度不再改變          D．混合氣體的壓強(qiáng)不再改變
（3）該反應(yīng)達(dá)到平衡后，降溫至50℃，c（N₂O₄）變?yōu)?.080mol•L^-1，混合氣體的顏色變淺（填“深”或“淺”），該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
（4）該反應(yīng)達(dá)平衡后，若只改變一個(gè)條件，達(dá)新平衡時(shí)，下列能使NO₂的體積分?jǐn)?shù)增大的是BC．
A．充入一定量的NO₂              B．增大容器的容積
C．分離出一定量的NO₂            D．充入一定量的N₂
（5）100℃時(shí)，若將9.2gNO₂和N₂O₄氣體放入1L密閉容器中，某時(shí)刻測(cè)得容器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為50，則此時(shí)v_正（N₂O₄）＜v_逆（N₂O₄）．（填“＞”、“=”或“＜”）

Answer 1

分析 （1）由表可知，0～40s時(shí)間內(nèi)N₂O₄的濃度由變化為0.10mol/L-0.050mol/L=0.05mol/L，由方程式可知二氧化氮濃度變化為0.05mol/L×2=0.1mol/L，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（NO₂）；
平衡時(shí)N₂O₄的濃度為0.04mol/L，故平衡時(shí)二氧化氮濃度為（0.1-0.04）mol/L×2=0.12mol/L，再根據(jù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$計(jì)算平衡常數(shù)；
（2）可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說(shuō)明到達(dá)平衡；
（3）該反應(yīng)達(dá)到平衡后，降溫至50℃，N₂O₄的濃度增大，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，降低溫度平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)；
（4）A．充入一定量的NO₂，等效為在原平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)；
B．增大容器的容積，壓強(qiáng)減小，平衡正向移動(dòng)；
C．分離出一定量的NO₂，等效為在原平衡基礎(chǔ)上減小壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)；
D．充入一定量的N₂，反應(yīng)混合物各組分濃度不變，平衡不移動(dòng)；
（5）100℃時(shí)，將9.2gNO₂和N₂O₄氣體放入1L密閉容器中反應(yīng)到達(dá)的平衡，等效為100℃時(shí)將0.100mol N₂O₄氣體放入1L密閉容器中所到達(dá)的平衡，根據(jù)$\overline{M}$=$\frac{{m}_{總}(cāng)}{{n}_{總}(cāng)}$計(jì)算平衡時(shí)平均相對(duì)分子質(zhì)量，根據(jù)平均相對(duì)分子質(zhì)量大小判斷反應(yīng)進(jìn)行方向，進(jìn)而確定正、逆反應(yīng)速率大�。�

解答 解：（1）由表可知，0～40s時(shí)間內(nèi)N₂O₄的濃度由變化為0.10mol/L-0.050mol/L=0.05mol/L，由方程式可知二氧化氮濃度變化為0.05mol/L×2=0.1mol/L，則v（NO₂）=$\frac{0.1mol/L}{40s}$=0.0025mol/（L．s）；
平衡時(shí)N₂O₄的濃度為0.04mol/L，故平衡時(shí)二氧化氮濃度為（0.1-0.04）mol/L×2=0.12mol/L，則平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0.1{2}^{2}}{0.04}$=0.36，
故答案為：0.0025；0.36；
（2）A．未指明正逆速率，不能說(shuō)明到達(dá)平衡，若分別表示正、逆速率時(shí)，反應(yīng)到達(dá)平衡，故A錯(cuò)誤；
B．體系的顏色不再改變，說(shuō)明二氧化氮的濃度不變，反應(yīng)到達(dá)平衡，故B正確；
C．混合氣體的總質(zhì)量不變，容器容積不變，混合氣體密度為定值，故C錯(cuò)誤；
D．隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體物質(zhì)的量增大，恒溫恒容下，氣體壓強(qiáng)增大，若混合氣體的壓強(qiáng)不再改變，說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故D正確，
故選：BD；
（3）該反應(yīng)達(dá)到平衡后，降溫至50℃，N₂O₄的濃度由0.04mol/L升高為0.08mol/L，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，二氧化氮濃度降低，氣體顏色變淺，降低溫度平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，
故答案為：淺；吸熱；
（4）A．充入一定量的NO₂，等效為在原平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，二氧化氮體積分?jǐn)?shù)減小，故A錯(cuò)誤；
B．增大容器的容積，壓強(qiáng)減小，平衡正向移動(dòng)，二氧化氮體積分?jǐn)?shù)增大，故B正確；
C．分離出一定量的NO₂，等效為在原平衡基礎(chǔ)上減小壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，二氧化氮體積分?jǐn)?shù)增大，故C正確；
D．充入一定量的N₂，反應(yīng)混合物各組分濃度不變，平衡不移動(dòng)，二氧化氮體積分?jǐn)?shù)不變，故D錯(cuò)誤，
故選：BC；
（5）100℃時(shí)，將9.2gNO₂和N₂O₄氣體放入1L密閉容器中反應(yīng)到達(dá)的平衡，等效為100℃時(shí)將0.100mol N₂O₄氣體放入1L密閉容器中所到達(dá)的平衡，平衡時(shí)，n（N₂O₄）=0.040mol，n（NO₂）=0.12mol，平均相對(duì)分子質(zhì)量為$\frac{9.2}{0.04+0.12}$=57.5g，將9.2gNO₂和N₂O₄氣體放入1L密閉容器中，某時(shí)刻測(cè)得容器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為50，說(shuō)明反應(yīng)需向體積縮小的方向進(jìn)行，即向生成四氧化二氮的方向移動(dòng)，即v_正（N₂O₄）＜v_逆（N₂O₄），
故答案為：＜．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、平衡狀態(tài)判斷、反應(yīng)速率、平衡常數(shù)等，（4）中對(duì)于反應(yīng)物、生成物均只有一種的可逆反應(yīng)，改變物質(zhì)的濃度等效為壓強(qiáng)變化，題目難度中等．