Question

9．在373K時(shí)，把11.5g N₂O₄氣體通入體積為500mL的真空容器中發(fā)生反應(yīng)：N₂O₄?2NO₂，并立即出現(xiàn)紅棕色，反應(yīng)進(jìn)行到2s時(shí)，NO₂含量為0.01mol，進(jìn)行到60s時(shí)，達(dá)到平衡，此時(shí)容器內(nèi)混合氣體的密度是氫氣密度的28.75倍，則
（1）開始2s內(nèi)以N₂O₄的濃度變化表示的反應(yīng)速率為多少？
（2）達(dá)到平衡時(shí)體系內(nèi)混合氣體的總的物質(zhì)的量是多少？壓強(qiáng)是開始時(shí)的多少倍？

Answer 1

分析 11.5g N₂O₄氣體物質(zhì)的量=$\frac{11.5g}{92g/mol}$=0.125mol，
（1）由N₂O₄?2NO₂反應(yīng)進(jìn)行到2s時(shí)，NO₂含量為0.01mol，則N₂O₄減少0.005mol，結(jié)合v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算反應(yīng)速率；
（2）60s時(shí)達(dá)到平衡，此時(shí)容器內(nèi)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(zhì)量為28.75×2=57.5g/mol，
           N₂O₄?2NO₂，
開始    0.125     0
轉(zhuǎn)化     x       2x
平衡   0.125-x  2x
則$\frac{92g/mol×（0.125-x）+46g/mol×2x}{0.125-x+2x}$=57.5g/mol，
解得：x=0.075mol，以此計(jì)算反應(yīng)后氣體的總物質(zhì)的量；根據(jù)壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比計(jì)算．

解答 解：11.5g N₂O₄氣體物質(zhì)的量為：$\frac{11.5g}{92g/mol}$=0.125mol，
（1）由N₂O₄?2NO₂反應(yīng)進(jìn)行到2s時(shí)，NO₂含量為0.01mol，則N₂O₄減少0.005mol，則v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.005mol}{0.5L}}{2s}$=0.005mol/（L•s）；
答：開始2s內(nèi)，以NO₂表示的反應(yīng)速率為0.005 mol•L^-1•s^-1；
（2）60s時(shí)達(dá)到平衡，此時(shí)容器內(nèi)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(zhì)量為28.75×2=57.5g/mol，
           N₂O₄?2NO₂，
開始    0.125     0
轉(zhuǎn)化     x       2x
平衡   0.125-x  2x
則：$\frac{92g/mol×（0.125-x）+46g/mol×2x}{0.125-x+2x}$=57.5g/mol，
解得：x=0.075mol，
開始總物質(zhì)的量為0.125mol，平衡時(shí)總物質(zhì)的量為：0.125mol+0.075mol=0.2mol，
由壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比可知，達(dá)平衡時(shí)，體系的壓強(qiáng)是開始時(shí)$\frac{0.2mol}{0.125mol}$=1.6倍，
答：達(dá)到平衡時(shí)體系內(nèi)混合氣體的總的物質(zhì)的量為0.2mol；平衡時(shí)體系的壓強(qiáng)是開始時(shí)的1.6倍．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡及化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算，題目難度中等，明確信息中的平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算是解答的關(guān)鍵，并熟悉化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算式及化學(xué)平衡三段法計(jì)算即可解答．