Question

在100℃時，將0.40mol的二氧化氮氣體充入2L真空的密閉容器中，每隔一段時間就對該容器內的物質進行分析，得到數(shù)據(jù)如表所示：

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，從反應開始直至20s時，二氧化氮的平均反應速率為

 

 mol?L^-1?s^-1．
（2）n₃

 

n₄（填“＞”、“＜”或“=”），該反應的平衡常數(shù)為

 

（保留小數(shù)點后一位）．
（3）若在相同情況下，最初向該容器中充入的是四氧化二氮氣體，要達到上述同樣的平衡狀態(tài)，四氧化二氮的起始濃度是

 

 mol?L^-1，假設在80s時達到平衡，請在如圖中畫出并標明該條件下此反應中N₂O₄和NO₂的濃度隨時間變化的曲線．
（4）達到平衡后，如升高溫度，氣體顏色會變深，則升高溫度后，反應2NO₂（g）??Ν₂O₄（g）的平衡常數(shù)將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（5）達到平衡后，如向該密閉容器中再充入0.32mol氦氣，并把容器體積擴大為4L，則平衡將

 

（填“向左移動”、“向右移動”或“不移動”）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)反應速率表達式v=

△c

△t

計算出從反應開始直至20s時，二氧化氮的平均反應速率；
（2）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可以判斷60s時已經(jīng)達到了平衡狀態(tài)，據(jù)此進行判斷n₃和n₄的大��；根據(jù)平衡常數(shù)的表達式及各組分的濃度計算出該反應的平衡常數(shù)；
（3）根據(jù)等效平衡，按照計算出將二氧化氮完全轉化成四氧化二氮即可；根據(jù)二氧化氮和四氧化二氮及達到平衡時的濃度畫出反應中N₂O₄和NO₂的濃度隨時間變化的曲線；
（4）根據(jù)升高溫度，氣體顏色會變深分析平衡移動方向及平衡常數(shù)的變化；
（5）根據(jù)稀有氣體不影響各組分的濃度，容器容積增大，反應體系的儀器減小判斷．

解答：解：（1）從反應開始直至20s時，生成的四氧化二氮的物質的量為0.05mol，根據(jù)反應：2NO₂?N₂O₄，消耗的二氧化氮物質的量為：0.1mol，二氧化氮的反應速率為：v（NO₂）

0.01mol 2L

20s

=0.0025mol?L^-1?s^-1，
故答案為：0.0025；
（2）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，60s時反應達到了平衡狀態(tài)，60s和80s時二氧化氮的物質的量相等，即n₃=n₄，
達到平衡狀態(tài)時，n（N₂O₄）=0.08mol，n（NO₂）=0.4mol-0.08mol×2=0.24mol，二者濃度分別為：c（N₂O₄）=

0.08mol

2L

=0.04mol/L，c（NO₂）=

0.24mol

2L

=0.12mol/L，該該反應在該溫度下的平衡常數(shù)為：

0.04

0.122

≈2.8，
故答案為：=；2.8；
（3）若在相同情況下，最初向該容器中充入的是四氧化二氮氣體，要達到上述同樣的平衡狀態(tài)，說明兩個反應為等效平衡，根據(jù)反應方程式，需要四氧化二氮的物質的量為：0.40mol×

1

2

=0.20mol，c（N₂O₄）=

0.20mol

2L

=0.10mol/L，
反應開始時，c（N₂O₄）=0.10mol/L，c（NO₂）=0，之后二氧化氮濃度逐漸增加，四氧化二氮濃度逐漸減小，
達到平衡時，根據(jù)（2）可知，c（N₂O₄）=0.04mol/L，c（NO₂）=0.12mol/L，據(jù)此畫出反應中N₂O₄和NO₂的濃度隨時間變化的曲線為：

故答案為：0.10；；
（4）由于升高溫度，氣體顏色會變深，說明化學平衡向著逆向移動，二氧化氮濃度增大，四氧化二氮濃度減小，所以平衡常數(shù)減小，
故答案為：減��；
（5）達到平衡后，如向該密閉容器中再充入0.32mol氦氣，稀有氣體不影響各組分的濃度，由于把容器體積擴大為4L，反應體系的壓強減小，平衡向著體積增大的方向移動，即向左移動，
故答案為：向左移動．

點評：本題考查了化學反應速率與化學計量數(shù)的關系、化學平衡的影響因素、化學平衡常數(shù)的計算等知識，題目難度中等，涉及的知識點較多，充分考查了學生對所學知識的掌握情況及靈活應用能力．