Question

非金屬元素氮有多種氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等．已知 N₂O₄ 和NO₂相互轉(zhuǎn)化關(guān)系為：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H=+57kJ?mol^-1
（1）在100℃時，將0.400mol的NO₂氣體充入2L抽空的恒容密閉容器中，每隔一定時間就對該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到如下表數(shù)據(jù)：

時間（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在上述條件下，從反應(yīng)開始直至20s時，二氧化氮的平均反應(yīng)速率為

0.0025mol?（L?s）^-1

．
②若在相同情況下最初向該容器充入的是N₂O₄氣體，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，N₂O₄的起始濃度是

0.10

mol?L^-1．
③計算②中條件下達(dá)到平衡后混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為

57.5

．（結(jié)果保留小數(shù)點后一位）
④某溫度時測得該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的值為0.28，則該溫度

＜

100℃（填“＞”、“＜”或“=”）．升高溫度后，反應(yīng)2NO₂?N₂O₄的平衡常數(shù)K將

減小

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）①實驗室制取NO₂時，用

向上排氣

法收集；
②要測定NO₂的相對分子質(zhì)量時，選擇的實驗條件是：

高溫低壓

（溫度高低、壓強(qiáng)大小角度考慮）．

Answer 1

分析：（2）①根據(jù)公式反應(yīng)速率v=

△c

△t

來計算；
②根據(jù)各組分的濃度變化量之比等于系數(shù)值比來計算；
③根據(jù)公式平均分子量=

混合氣體總質(zhì)量

混合氣體總的物質(zhì)的量

，結(jié)合平衡時各組分的量來計算
④根據(jù)100℃平衡常數(shù)與該溫度平衡常數(shù)相對大小判斷溫度高低；升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動；
（2）①根據(jù)二氧化氮的性質(zhì)和密度確定收集方法；
②要想測定NO₂的相對分子質(zhì)量時應(yīng)盡量使氣體為二氧化氮，即使平衡向正反應(yīng)方向移動．

解答：解：（1）①從反應(yīng)開始直至20s時，四氧化二氮的平均反應(yīng)速率v=

△c

△t

=

0.05mol 2L

20s

=0.00125mol/（L?s），二氧化氮的平均反應(yīng)速率為四氧化二氮的平均反應(yīng)速率的2倍，即為0.0025mol?（L?s）^-1，
故答案為：0.0025mol?L^-1?s^-1；
②若在相同情況下最初向該容器充入的是N₂O₄氣體，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，N₂O₄的起始濃度是c，則     
                       N₂O₄ ?2NO₂
起始濃度（mol?L^-1）      c      0
轉(zhuǎn)化濃度（mol?L^-1）   c-0.04    0.12
平衡濃度（mol?L^-1）　    0.04   0.12
所以

c-0.04

0.12

=0.5，解得c=0.10，
故答案為：0.10
③根據(jù)題意可知：
                       N₂O₄ ?2NO₂
起始濃度（mol?L^-1）    0.10     0
轉(zhuǎn)化濃度（mol?L^-1）     0.06   0.12
平衡濃度（mol?L^-1）　    0.04   0.12
根據(jù)平均分子量=

混合氣體總質(zhì)量

混合氣體總的物質(zhì)的量

=

0.04mol/L×92g/mol+0.12mol×46g/mol

0.04mol+0.12mol

=57.5g/mol，
故答案為：57.5；
 ④100℃時，在60s時，反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，所以n₃=n₄，當(dāng)四氧化二氮的濃度為

0.08

2

mol/L=0.04mol/L時，二氧化氮的濃度是：

0.4

2

mol/L-0.04mol/L×2=0.12mol/L，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

0.04

0.12×0.12

=2.78，
該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡常數(shù)增大，當(dāng)0.78＜2.78，該溫度＜100℃，升高溫度后升高溫度后，反應(yīng)2NO₂?N₂O₄的平衡常數(shù)K將減小
故答案為：＜；減小；
（2）①二氧化氮易和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，且二氧化氮密度大于空氣，所以應(yīng)該采用向上排氣法收集，故答案為：向上排氣；
②要想測定NO₂的相對分子質(zhì)量時應(yīng)盡量使氣體為二氧化氮，即使平衡向正反應(yīng)方向移動，該反應(yīng)的正反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，升高溫度降低壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動，故答案為：高溫低壓．

點評：本題涉及知識點較多，化學(xué)平衡常數(shù)的計算、外界條件對化學(xué)平衡的影響是學(xué)習(xí)重點也是學(xué)習(xí)難點，更是考查熱點，難度較大．