Question

【题目】无色气体N2O4是一种强氧化剂，为重要的火箭推进剂之一。N2O4与NO2之间存在反应:N2O4(g)2NO2 (g) ΔH=+57.2 kJ/mol。

(1)将一定量N2O4加入到恒温恒容的密闭容器中。

①能说明该反应达到平衡状态的是____

a.v正(N2O4)=2v逆(NO2)

b.容器中气体的温度不变

c.容器中气体平均相对分子质量不变

d.混合气体密度不变

②达到平衡状态后，保持体积不变升高温度,再次到达平衡状态时混合气体颜色_______(填“变深”、“变浅”或“不变”)， 判断理由___________。

(2)将一定量N2O4加入到恒温恒压的密闭容器中(温度298K、压强100kPa)。该反应中，正反应速率v正=k正×p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆×p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,p为分压(分压=总压×物质的量分数)，则该反应的压强平衡常数Kp=_____(以k正、k逆表示)。若该条件下k正=4.4×104s-1,当N2O4分解10%时，v正=____kPa·s-1

(3)将一定量N2O4加入到恒容密闭容器中。测得不同温度下,N2O4的平衡转化率a如图所示。已知N2O4的起始压强p0为210kPa,计算图中a点对应温度下反应的压强平衡常数Kp=______。

Answer 1

【答案】 c 变深 该反应正向为吸热反应,升温使平衡正向移动,c(NO2)增大，气体颜色变深 k正/k逆 3.6×106 224 kPa

【解析】（1）①a.v正(N2O4)=2v逆(NO2)不满足正逆反应速率相等，反应没有达到平衡状态，a错误；b.由于是恒温恒容，所以容器中气体的温度不变，不能说明该反应达到平衡状态，b错误；c.混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量不变，但物质的量是变化的，所以容器中气体平均相对分子质量不变说明该反应达到平衡状态，c正确；d.密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，所以混合气体密度不变，不能说明该反应达到平衡状态，d错误，答案选c；②达到平衡状态后，保持体积不变升高温度，正反应吸热，平衡向正反应方向进行，NO2浓度增大，再次到达平衡状态时混合气体颜色变深。（2）平衡时正逆速率相等，由于v正=k正×p(N2O4)，v逆=k逆×p2(NO2)，联立可得Kp=K正/K逆；当N2O4分解10%时，设投入的N2O4为1mol，转化的N2O4为0.1mol，则根据方程式可知

N2O4（g）2NO2（g） 物质的量增大△n

1mol 2mol－1mol=1mol

0.1mol 0.1mol

故此时p（N2O4）=，则v正=4.4×l04s-1×=3.6×106 kPas-1；（3）设N2O4的起始量是1mol，a点转化率是0.4，则根据方程式可知

N2O4（g）2NO2（g）

起始量（mol） 1 0

转化量（mol） 0.4 0.8

平衡量（mol） 0.6 0.8

所以平衡后的压强是1.4×210kPa＝294 kPa，所以a点对应温度下反应的压强平衡常数Kp=。