Question

【題目】(1)已知NO2和N2O4的結構式如右圖所示。已知：N—N的鍵能為a kJ/mol，NO2和N2O4中N=O鍵鍵能分別是b kJ/mol和c kJ/mol。寫出NO2轉化為N2O4的熱化學方程式________________（△H用a、b、c的代數式表示）。

(2)在100℃時，將0.4mol NO2放入2L的真空容器中發生反應：2NO2N2O4。測得容器內氣體的物質的量隨時間變化如下表：

時間/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上述條件下，前20s內以NO2表示的平均化學反應速率為_________________________；達到平衡狀態時，NO2的轉化率是________。

②n2_______ n3(填“>”、“=”、“<”)。

③80s時，向容器內加入NO2和N2O4各0.24mol，化學平衡將_________(填“向正反應方向移動”、“ 向逆反應方向移動”、“不移動”)。

④若將NO2的起始物質的量改為0.2mol，在相同條件下進行實驗，要想達到與上述平衡相同的平衡狀態，則起始時還需要加入適量的N2O4氣體，則N2O4的濃度為_____________。

Answer 1

【答案】 2NO2(g) =N2O4(g) △H = (4b-a-4c) kJ/mol（或2NO2(g) N2O4(g) △H = -(a+4c-4b) kJ/mol） 0.0025mol/(L·s) 40% < 不移動 0.05mol/L

【解析】(1)反應熱等于斷鍵吸收的能量和形成化學鍵所放出的能量的差值，則NO2轉化為N2O4的熱化學方程式為2NO2(g)=N2O4(g) △H=(4b－a－4c)kJ·mol－1；(2)①前20s內生成N2O4是0.05mol，根據方程式可知消耗NO2是0.1mol，濃度是0.05mol/L，則以NO2表示的平均化學反應速率為0.05mol/L÷20s＝0.0025mol/(L·s)；達到平衡狀態時，生成N2O4是0.08mol，消耗NO2是0.16mol，所以NO2的轉化率是0.16mol/0.4mol×100%＝40%；②n2＝(0.4mol－0.26mol)/2＝0.07mol，n3＝0.4mol－0.08mol×2＝0.24mol，因此n2＜n3。③80s時反應達到平衡狀態，平衡常數K＝。向容器中加入NO2和N2O4各0.24mol，此時濃度熵Q＝，所以化學平衡不移動。④若將NO2的起始物質的量改為0.2mol，在相同條件下進行實驗，要想達到與上述平衡相同的平衡狀態，則轉化后NO2應該滿足0.4mol，因此需要N2O4轉化生成0.2molNO2，所以需要N2O40.1mol，濃度是0.05mol/L。