Question

在373K時，把0.125molN₂O₄氣體通入體積為500mL的真空密閉容器中，立即出現紅棕色．反應進行到2s時，NO₂含量為0.01mol，進行到60s時達到平衡，此時容器內混合氣體密度是氫氣密度的28.75倍，則求：
（1）開始2s內，以N₂O₄表示的反應速率．
（2）N₂O₄的平衡轉化率．
（3）達平衡時，體系的壓強是開始時的多少倍？

Answer 1

分析：（1）由N₂O₄?2NO₂，反應進行到2s時，NO₂含量為0.01mol，則N₂O₄減少0.005mol，結合v=

△c

△t

計算反應速率；
（2）60s時達到平衡，此時容器內混合氣體密度是氫氣密度的28.75倍，則混合氣體的平均摩爾質量為28.75×2=57.5g/mol，
    N₂O₄?2NO₂，
開始0.125  0
轉化 x    2x
平衡0.125-x  2x
則

92g/mol×(0.125-x)+46g/mol×2x

0.125-x+2x

=57.5g/mol，
解得x=0.075mol，以此計算轉化率；
（3）根據壓強之比等于物質的量之比計算．

解答：解：（1）由N₂O₄?2NO₂，反應進行到2s時，NO₂含量為0.01mol，則N₂O₄減少0.005mol，由v=

△c

△t

=

0.005mol 0.5L

2s

=0.005 mol?L^-1?S^-1，
答：開始2s內，以N₂O₄表示的反應速率為0.005 mol?L^-1?S^-1；
（2）60s時達到平衡，此時容器內混合氣體密度是氫氣密度的28.75倍，則混合氣體的平均摩爾質量為28.75×2=57.5g/mol，
    N₂O₄?2NO₂，
開始0.125  0
轉化 x    2x
平衡0.125-x  2x
則

92g/mol×(0.125-x)+46g/mol×2x

0.125-x+2x

=57.5g/mol，
解得x=0.075mol，則N₂O₄的平衡轉化率為

0.075mol

0.125mol

×100%=60%，
答：N₂O₄的平衡轉化率為60%；
（3）由（2）的計算可知，開始總物質的量為0.125mol，平衡時總物質的量為0.125+0.075=0.2mol，
由壓強之比等于物質的量之比可知，達平衡時，體系的壓強是開始時的

0.2mol

0.125mol

=1.6倍，
答：達平衡時，體系的壓強是開始時的1.6倍．

點評：本題考查化學平衡及化學反應速率的計算，題目難度中等，明確信息中的平均摩爾質量的計算是解答的關鍵，并熟悉化學反應速率的計算式及化學平衡三段法計算即可解答．