Question

2．在80℃時，將0.4mol的四氧化二氮氣體充入2L已抽空的固定容積的密閉容器中，隔一段時間對該容器內的物質進行分析，得到如下數(shù)據(jù)：

時間（s） C（mol/L）	0	20	40	60	80	100
C（N2O4）	0.20	a	0.10	c	d	e
C（NO2）	0.00	0.12	b	0.22	0.22	0.22

反應進行至100s后將反應混合物的溫度降低，發(fā)現(xiàn)氣體的顏色變淺．
（1）該反應的化學方程式為N₂O₄?2NO₂，表中b＞c（填“＜”、“=”或“＞”）．
（2）0～20s內N₂O₄的平均反應速率為0.003mol/（L•s）．
（3）該反應的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$，在80℃時該反應的平衡常數(shù)K值為0.54（保留2位小數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)反應條件分析判斷，結合化學平衡的三段式列式計算分析比較；
（2）化學平衡的三段式列式計算，結合化學反應速率概念計算0～20s內N₂O₄的平均反應速率；
（3）依據(jù)化學方程式和平衡常數(shù)概念寫出平衡常數(shù)表達式，依據(jù)80°C平衡狀態(tài)下結合三段式列式計算平衡濃度計算平衡常數(shù)．

解答 解：（1）將0.4mol的四氧化二氮氣體充入2L已抽空的固定容積的密閉容器中，反應的化學方程式為：N₂O₄?2NO₂，隔一段時間對該容器內的物質進行分析，得到如下數(shù)據(jù)：反應進行至100s后將反應混合物的溫度降低，發(fā)現(xiàn)氣體的顏色變淺，說明反應逆向進行，逆向是放熱反應，正向是吸熱反應；依據(jù)化學平衡三段式列式計算分析判斷，進行到40S和進行到60S時：
                  N₂O₄?2NO₂ 
起始量（mol）  0.4    0
變化量（mol） 0.2   0.4
40S末（mol）  0.2    0.4
得到b=0.2mol/L；
進行到60S和進行到60S時：
                 N₂O₄?2NO₂ 
起始量（mol）  0.4    0
變化量（mol） 0.22    0.44
60S末（mol）  0.18    0.44
c=0.18 mol/L  
計算比較可知b＞c；
故答案為：N₂O₄?2NO₂；＞；
（2）進行到20s；
                    N₂O₄?2NO₂ 
起始量（mol）  0.4    0
變化量（mol） 0.12   0.24
20s末（mol）  0.28  0.24
0～20s內N₂O₄的平均反應速率=$\frac{\frac{0.12mol}{2L}}{20s}$=0.003mol/（L•s）；
故答案為：0.003mol/（L•s）；
（3）N₂O₄?2NO₂，該反應的平衡常數(shù)為：K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
80°C平衡狀態(tài)和60s是相同平衡狀態(tài)，平衡濃度c（NO₂）=0.22mol/L，c（N₂O₄）=0.09mol/L；
平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0.2{2}^{2}}{0.09}$=0.54mol/L；
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；0.54．

點評 本題考查了化學平衡的計算，題目難度中等，注意掌握化學平衡及其影響，明確三段式在化學平衡計算中的應用方法，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．