Question

【題目】(1)在某一容積為2 L的密閉容器中，某一反應中A、B、C、D四種氣體的物質的量n(mol)隨時間t(min)的變化曲線如圖所示：

回答下列問題：

①該反應的化學方程式為__________________________________。

②前2 min用A的濃度變化表示的化學反應速率為________。在2 min時，圖像發生改變的原因是________(填字母)。

A.增大壓強 B.降低溫度 C.加入催化劑 D.增加A的物質的量

(2)在100 ℃時，將0.01 mol的四氧化二氮氣體充入0.1 L的密閉容器中發生反應，隔一定時間對該容器內的物質進行分析，得到如下表格：

時間/s 濃度/mol·L－1	0	20	40	60	80	100
c(N2O4)/mol·L－1	0.100	0.070	0.050	c3	a	b
c(NO2)/mol·L－1	0.000	0.060	c2	0.120	0.120	0.120

試填空：

①該反應的化學方程式________________________________，達到平衡時四氧化二氮的轉化率為_______。

②在0～20 s內，四氧化二氮的平均反應速率為______，哪一時間段______(指0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 s)反應速率最大并解釋______。

Answer 1

【答案】4A＋5B6C＋4D 0.1 mol·L－1·min－1 AC N2O42NO2 60% 0.001 5 mol·L－1·s－1 0～20 s 開始時反應物的濃度最大

【解析】

（1）①隨著時間的推移逐漸減少的是反應物，逐漸增多的是生成物；相同時間內轉化物質的量（或濃度）之比等于化學計量數之比，據此確定化學方程式。

②根據υ=計算化學反應速率；根據濃度、壓強、溫度、催化劑等外界條件對化學反應速率的影響判斷引起反應速率變化的原因。

（2）①根據NO2的濃度不再變化確定各物質的平衡濃度，進一步計算N2O4的平衡轉化率。

②分別計算各時間段的平均反應速率，再利用外界條件對化學反應速率的影響進行分析。

（1）①A、B物質的量隨著時間的推移逐漸減小，A、B為反應物；C、D物質的量隨著時間的推移逐漸增大，C、D為生成物；在0~2min內A、B、C、D物質的量的改變值依次為0.4mol（2.5mol-2.1mol=0.4mol）、0.5mol（2.4mol-1.9mol=0.5mol）、0.6mol（0.6mol-0mol=0.6mol）、0.4mol（0.4mol-0mol=0.4mol），則A、B、C、D的化學計量數之比為4:5:6:4；3min后各物質物質的量保持不變且都不為0說明反應達到平衡狀態，反應的化學方程式為4A（g）+5B（g）6C（g）+4D（g）。

②前2min用A的濃度變化表示的化學反應速率υ（A）==0.1mol/（L·min）。從圖像可以看出，2min時改變條件，各物質物質的量瞬時不變，2~3min內曲線的斜率變大，化學反應速率加快。A項，若增大壓強，各物質物質的量瞬時不變，化學反應速率加快；B項，若降低溫度，各物質物質的量瞬時不變，化學反應速率減慢；C項，若加入催化劑，各物質物質的量瞬時不變，化學反應速率加快；D項，若增加A的物質的量，雖然化學反應速率加快，但A的物質的量突然增大；答案選AC。

（2）①在0~20s內，N2O4的濃度減少0.100mol/L-0.070mol/L=0.030mol/L，NO2的濃度增加0.060mol/L-0.000mol/L=0.060mol/L，該反應的化學方程式為N2O4（g）2NO2（g）。60s、80s、100s時NO2的物質的量濃度都為0.120mol/L，說明NO2的平衡濃度為0.120mol/L，用三段式

N2O4（g）2NO2（g）

c（起始）（mol/L） 0.100 0.000

c（轉化）（mol/L） 0.060 0.120

c（平衡）（mol/L） 0.040 0.120

達到平衡時N2O4的轉化率為×100%=60%。

②在0~20s內，N2O4的平均反應速率υ（N2O4）==0.0015mol/（L·s）。20~40s內N2O4的平均反應速率υ（N2O4）==0.001mol/（L·s）；根據①的分析60s時反應已經達到平衡狀態，c3=0.040mol/L，40~60s內N2O4的平均反應速率υ（N2O4）==0.0005mol/（L·s）；60~80s、80~100s反應達到平衡狀態，化學反應速率不變且相等；根據上述計算，0~20s時間段反應速率最大，原因是：開始時反應物的濃度最大，反應速率最大。