Question

在80℃時，0.40mol的N₂O₄氣體充入2L固定容積的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0，隔一段時間對該容器內(nèi)的物質(zhì)進行分析得到如下數(shù)據(jù)：

n（mol） 時間（s）	0	20	40	60	80	100
n（N2O4）	0.40	a	0.20	c	d	e
n（NO2）	0.00	0.24	b	0.52	0.60	0.60

（1）求b、e的值：b=

0.4mol

，e=

0.1mol

（2）20s-40s內(nèi)用N₂O₄表示的平均反應(yīng)速率為

0.002mol/（L?S）

_；80℃該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K為

1.8mol?L^-1

．
（3）改變條件達到新平衡，要使NO₂在平衡體系中體積分數(shù)變小，采取的措施有

AD

．
A．向混合氣體中再通入N₂O₄ B．保持容積不變，通入He C．使用高效催化劑 D．降低溫度
（4）如果在80℃、將0.40mol的N₂O₄氣體放入一個起始體積為2L、且壓強維持不變的容器中發(fā)生上述反應(yīng)．則達到平衡時n（NO₂）

大于

0.60mol（填“大于”“等于”或“小于”）
（5）如圖是80℃時容器中N₂O₄物質(zhì)的量的變化曲線，該圖中補畫出該反應(yīng)在60℃時N₂O₄物質(zhì)的量的變化曲線．

Answer 1

分析：（1）40s時二氧化氮的物質(zhì)的量等于2△n（N₂O4），據(jù)此計算b的值；
100s時△n（N₂O4）=

1

2

△（NO₂），四氧化二氮的起始物質(zhì)的量減去△n（N₂O4）等于e的值；
（2）先根據(jù)二氧化氮物質(zhì)的量計算20s反應(yīng)的四氧化二氮的物質(zhì)的量，進而計算20s容器內(nèi)四氧化二氮的物質(zhì)的量，在計算20s～40s參加反應(yīng)的四氧化二氮的物質(zhì)的量，再根據(jù)速率定義式計算四氧化二氮的平均反應(yīng)速率；
反應(yīng)的平衡常數(shù)為生成物的濃度系數(shù)次冪之積除以反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積，由表中數(shù)據(jù)可知80s時，反應(yīng)達平衡狀態(tài)，計算出平衡時反應(yīng)混合物各組分的物質(zhì)的量，進而計算平衡時各組分的濃度，代入平衡常數(shù)表達式計算；
（3）NO₂在平衡體系中體積分數(shù)變小，應(yīng)使平衡向逆反應(yīng)方向移．
A．向混合氣體中再通入N₂O₄，平衡向正反應(yīng)移動，最終的平衡狀態(tài)，等效為增大壓強到達平衡狀態(tài)；
B．保持容積不變，通入He，反應(yīng)混合物的濃度不變，平衡不移動；
C．使用高效催化劑，縮短到達平衡的水解，但平衡不移動；
D．降低溫度平衡向逆反應(yīng)移動；
（4）該反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，維持壓強不變，等效為降低壓強，平衡向正反應(yīng)移動，四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率增大；
（5）降低溫度反應(yīng)速率降低，到達平衡的時間比80℃時長，平衡逆反應(yīng)移動，平衡時N₂O₄的物質(zhì)的量較80℃時大，以此畫圖．

解答：解：（1）40s時△n（N₂O₄）=0.4mol-0.2mol=0.2mol，b=△n（NO₂）=2△n（N₂O₄）=2×0.2mol=0.4mol；
100s時△n（NO₂）=0.6mol，所以△n（N₂O₄）=

1

2

△n（NO₂）=

1

2

×0.6mol=0.3mol，故e=0.4mol-0.3mol=0.1mol，
故答案為：0.4mol；0.1mol；
（2）20s時△n（NO₂）=0.24mol，故△n（N₂O₄）=

1

2

△n（NO₂）=

1

2

×0.24mol=0.12mol，所以a=0.4mol-0.12mol=0.28mol，故20s～40s參加反應(yīng)的四氧化二氮的物質(zhì)的量為0.28mol-0.2mol=0.08mol，所以20s-40s內(nèi)用N₂O₄表示的平均反應(yīng)速率為

0.08mol 2L

40s-20s

=0.002mol/（L?S）；
由表中數(shù)據(jù)可知80s時，反應(yīng)達平衡狀態(tài)，由（1）中計算可知d=e=0.1mol，故c（N₂O₄）=

0.1mol

2L

=0.05mol/L，c（NO₂）=

0.6mol

2L

=0.3mol/L，所以該溫度下平衡常數(shù)k=

0．32

0.05

mol?L^-1=1.8mol?L^-1，故答案為：0.002mol/（L?S）；1.8mol?L^-1；
（3）A．向混合氣體中再通入N₂O₄，平衡向正反應(yīng)移動，最終的平衡狀態(tài)，等效為增大壓強到達平衡狀態(tài)，增大壓強平衡向逆反應(yīng)移動，NO₂在平衡體系中體積分數(shù)變小，故A正確；
B．保持容積不變，通入He，反應(yīng)混合物的濃度不變，平衡不移動，NO₂在平衡體系中體積分數(shù)不變，故B錯誤；
C．使用高效催化劑，縮短到達平衡的水解，但平衡不移動，NO₂在平衡體系中體積分數(shù)不變，故C錯誤；
D．降低溫度平衡向逆反應(yīng)移動，NO₂在平衡體系中體積分數(shù)減小，故D錯誤；
故選：AD；
（4）該反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，維持壓強不變，等效為降低壓強，平衡向正反應(yīng)移動，四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率增大，則達到平衡時n（NO₂）大于0.60mol，故答案為：大于；
（5）降低溫度反應(yīng)速率降低，到達平衡的時間比80℃時增大，平衡逆反應(yīng)移動，平衡時N₂O₄的物質(zhì)的量較80℃時大，故該反應(yīng)在60℃時N₂O₄物質(zhì)的量的變化曲線為：
，故答案為：．

點評：本題考查化學(xué)平衡移動以及有關(guān)計算，題目較為綜合，具有一定難度，做題時注意外界條件對化學(xué)平衡的影響．注意（3）中A選項，向混合氣體中再通入N₂O₄，平衡向正反應(yīng)移動，最終的平衡狀態(tài)，等效為增大壓強到達平衡狀態(tài)．