Question

已知：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H=+57.20kJ?mol^-1．
在10℃時，將0.100mol N₂O₄氣體充入lL恒容抽空的密閉容器中，每隔一定時間對該容器內(nèi)的物質(zhì)濃度進行分析得到如表數(shù)據(jù)：

時間（s）	0	20	40	60	80
c（N2O4）/mol/L	0.100	c1	0.050	c3	c4
c（NO2）/mol/L	0.000	0.060	c2	0.120	0.120

（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為

 

；從表中數(shù)據(jù)分析：c₁

 

c₂、c₃

 

c₄（選填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）在圖中畫出并標明此反應(yīng)中N₂O₄和NO₂的濃度隨時間變化的曲線．
（3）在上述條件下，從反應(yīng)開始至達到化學(xué)平衡時，四氧化二氮的平均反應(yīng)速率為

 

．
（4）若起始時充入N0₂氣體0.200mol，則達到平衡時N0₂氣體的轉(zhuǎn)化率為

 

；其它條件不變時，下列措施能提高NO₂轉(zhuǎn)化率的是

 

（填字母）．
A．減小NO₂的濃度    B．降低溫度     C．增加NO₂的濃度    D．升高溫度E．再充入一定量的He
（5）向容積相同、溫度分別為T₁和T₁的兩個密閉容器中分別充入等量N0₂，發(fā)生反應(yīng)：
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-57.20kJ?mol^-1．
恒溫恒容下反應(yīng)相同時間后，分別測得體系中N0₂的百分含量分別為a₁和a₂；巳知T₁＜T₂₂，則a₁

 

a₂ （選擇A、B、C、D填空）．
A．大于    B．小于    C．等于    D．以上都有可能．

Answer 1

考點：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,化學(xué)平衡建立的過程,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，根據(jù)方程式計算c₂、c₁，據(jù)此解答；60s后反應(yīng)達平衡，反應(yīng)混合物各組分的濃度不變；
（2）依據(jù)起始濃度，平衡濃度和圖表中的濃度，描點畫出變化圖象；
（3）由表可知，60s時反應(yīng)達平衡，根據(jù)方程式計算△c（N₂O₄），依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率V=

△c

△t

計算得到；
（4）依據(jù)平衡濃度計算平衡常數(shù)，結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計算，轉(zhuǎn)化率=

消耗量

起始量

×100%，依據(jù)化學(xué)平衡原理分析改變條件提高NO₂轉(zhuǎn)化率的選項；
（5）升高溫度平衡向逆反應(yīng)進行，平衡時二氧化氮的含量增大，溫度越高反應(yīng)速率越快，到達平衡的時間越短，據(jù)此作出二氧化氮含量與時間關(guān)系草圖，據(jù)此判斷．

解答： 解：（1）N₂O₄（g）?2NO₂（g），反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

c2(NO2)

c(N2O4)

；
20s時c（NO₂）=0.060mol/L 
                 N₂O₄?2 NO₂，
濃度變化     0.030mol   0.060mol/L
c₁=0.10mol/L-0.03mol/L=0.070mol/L；
由表可知，40s時，c（N₂O₄）=0.050mol/L，
                        N₂O₄?2 NO₂，
濃度變化：（0.1-0.05）mol/L     0.10mol/L
所以c₂=0.10mol/L
所以c₂＞c₁；
故答案為：

c2(NO2)

c(N2O4)

；＜；=；
（2）依據(jù)圖表中物質(zhì)的濃度在坐標系中描點畫出變化圖象，平衡狀態(tài)（NO₂）=0.120mol/L，c（N₂O₄）=0.10mol/L-0.060mol/L=0.04mol/L，得到的圖象為：
，答：；
（3）由表可知，60s時反應(yīng)達平衡，c（NO₂）=0.120mol/L，
             N₂O₄?2 NO₂，
濃度變化：0.06mol/L     0.120mol/L

V（N₂O₄）=

0.060mol/L

60s

=0.001mol/（L?s）；
故答案為：0.001mol/（L?s）；
（4）依據(jù)平衡濃度計算平衡常數(shù)，結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計算；
               N₂O₄?2 NO₂，
起始量（mol/L） 0.10    0
變化量（mol/L） 0.06    0.12
平衡量（mol/L）  0.04     0.12
K=

0.122

0.04

=0.36
若起始時充入N0₂氣體0.200mol，設(shè)消耗二氧化氮物質(zhì)的量濃度為x，2 NO₂=N₂O₄ ，K=

1

0.36

                   2 NO₂=N₂O₄
起始量（mol/L）     0.200    0
變化量（mol/L）     x        0.5x
平衡量（mol/L）   0.200-x    0.5x
K=

.5x

(0.200-x)2

=

1

0.36

x=0.08mol/L
則達到平衡時N0₂氣體的轉(zhuǎn)化率=

0.08mol/L

0.20mol/L

×100%=40%
  2 NO₂=N₂O₄   反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，依據(jù)化學(xué)平衡原理分析選項，增大二氧化氮轉(zhuǎn)化率的條件；
A．減小NO₂的濃度，平衡逆向進行，二氧化氮轉(zhuǎn)化率減小，故A不符合；   
B．降低溫度，平衡正向進行，二氧化氮轉(zhuǎn)化率增大，故B符合；    
C．增加NO₂的濃度，恒容容器中相當于增大壓強，平衡正向進行，二氧化氮轉(zhuǎn)化率增大，故C符合；   
D．升高溫度，平衡逆向進行，二氧化氮轉(zhuǎn)化率減小，故D不符合；
E．再充入一定量的He，總愛增大，氣體分壓不變，平衡不變，二氧化氮轉(zhuǎn)化率不變，故E不符合；
故答案為：40%；BC；
（5）升高溫度平衡向逆反應(yīng)進行，平衡時二氧化氮的含量增大，溫度越高反應(yīng)速率越快，到達平衡的時間越短，據(jù)此作出二氧化氮含量與時間關(guān)系草圖為，由圖可知，t₁時刻a₁=a₂，t₁時刻之前a₁＞a₂，t₁時刻之后a₁＜a₂，故答案為：D．

點評：本題考查化學(xué)平衡的有關(guān)計算、化學(xué)平衡的影響因素與平衡圖象分析，題目綜合性較大，注意基礎(chǔ)知識的積累掌握．