Question

【題目】在100℃時(shí)，將0.40mol的二氧化氮?dú)怏w充入2L真空的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng): 2NO2(g)N2O4(g) △H=-24.4kJ/mol,每隔一段時(shí)間對(duì)該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到數(shù)據(jù)如表所示：

時(shí)間(s)	0	20	40	60	80
n(NO2)/mol	0.40	n1	0.26	n3	n4
n(N2O4 )/mol	0.00	0.05	n2	0.08	0.08

(1)從反應(yīng)開始至20s時(shí)，二氧化氮的平均反應(yīng)速率為_______mol·L-1·s-1。

(2)n3=______，100℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為______（保留一位小數(shù))。平衡后，若升高溫度，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)將_______(填“增大”、“減小”或“不變”)。

(3)下述各項(xiàng)能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______(填序號(hào))。

a.v正(N204)= 2v逆(NO2) b.體系顏色不變

c.氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不變 d.氣體密度不變

(4)達(dá)到平衡后，分別在80s、120s、140s時(shí)只改變一個(gè)條件，v正、v逆發(fā)生如下圖所示變化；則80s時(shí)改變的條件可能是________。

(5)若在相同情況下，最初向該容器中充入的是四氧化二氮?dú)怏w，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，四氧化二氮的起始濃度是_______mol/L。

Answer 1

【答案】 0.002 5 0.24 2.8 減小 bc 向該容器中充入四氧化二氮 0.10

【解析】(1)從反應(yīng)開始直至20s時(shí)，生成的四氧化二氮的物質(zhì)的量為0.05mol，根據(jù)反應(yīng)：2NO2N2O4，消耗的二氧化氮物質(zhì)的量為：0.1mol，二氧化氮的反應(yīng)速率為：v（NO2）=

=0.0025mol·L-1·s-1；(2)60s后達(dá)到平衡，

2NO2(g)N2O4(g)

n始/mol 0.4

n變/mol 0.16 0.08

n平/mol 0.24 0.08

根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，60s時(shí)反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，60s和80s時(shí)二氧化氮的物質(zhì)的量相等，即n3=n4，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，n（N2O4）=0.08mol，n（NO2）=0.4mol-0.08mol×2=0.24mol，100℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為k==2.8；2NO2(g)N2O4(g)△H=-24.4kJ/mol，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，平衡后，若升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)將減小；（3）a、應(yīng)是2v正(N204)=v逆(NO2) 時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；b、體系顏色不變，說明二氧化氮濃度不變，反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)，故b正確；c、混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)減小混合氣體總物質(zhì)的量增大，平均相對(duì)分子質(zhì)量減小，當(dāng)氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)，故c正確；d、混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的容積不變，氣體密度始終不變，故d錯(cuò)誤；故選bc。(4)達(dá)到平衡后，140s時(shí)v正、v逆均減小，可能是降溫，降溫時(shí)平衡正向移動(dòng)，圖中逆向移動(dòng)，不符；或減小壓強(qiáng)，平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)，符合；120s時(shí)是加入催化劑，則80s時(shí)改變的條件可能是增大生成物的濃度，平衡逆向移動(dòng)，即向該容器中充入四氧化二氮。(5)若在相同情況下，最初向該容器中充入的是四氧化二氮?dú)怏w，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，說明兩個(gè)反應(yīng)為等效平衡，根據(jù)反應(yīng)方程式，需要四氧化二氮的物質(zhì)的量為：0.40mol×1/2=0.20mol，c（N2O4）=0.20mol/2L=0.10mol·L－1，四氧化二氮的起始濃度是0.10mol/L。