Question

氮可形成多种氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等，NO₂和N₂O₄可以相互转化．
（1）对反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-57.2kJ?mol^-1
①在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图所示．T₁

 

T₂（填“大于”、“小于”或“等于”）；
②A、C两点气体的平均相对分子质量：A

 

C（填“大于”、“小”或“等于”）
（2）在100℃时，将0.40mol的NO₂气体充入2L的密闭容器中，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如表数据：

时间（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在上述条件下，从反应开始直至20s时，二氧化氮的平均反应速率为

 

．
②该条件下平衡常数K的值为

 

．
③若其他条件不变，下列既能加快正反应速率又能提高NO₂转化率的措施是

 

A．抽出N₂O₄   B．降低温度   C．加压  D．加入催化剂
④若在相同情况下最初向该容器充入的是N₂O₄气体，要达到上述同样的平衡状态，N₂O₄的起始的物质的量是

 

．
⑤若其它条件不变，只将容器改为带活塞的恒压容器，则平衡时N₂O₄的量

 

0.08mol．（填“大于”、“小于”或“等于”）

Answer 1

分析：（1）①相同压强下，升高温度平衡向吸热反应方向移动，二氧化氮的体积分数增大；    
②同一温度下，增大压强平衡向正反应方向移动，气体的物质的量减小，但混合气体的质量不变，据此判断；
（2）①先计算四氧化二氮的平均反应速率，再根据同一可逆反应中，同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算二氧化氮的平均反应速率；
②K=

c2(NO2)

c(N2O4)

；
③增大压强能加快反应速率且平衡向正反应方向移动；
④二者互为等效平衡，采用一边倒的方法判断四氧化二氮的物质的量；
⑤恒压条件与第一次反应相比相当于增大压强，促进平衡向正反应方向移动．

解答：解：（1）①相同压强下，升高温度平衡向吸热反应方向逆反应方向移动，则二氧化氮的体积分数增大，所以T₁ 小于T₂，故答案为：小于；
②同一温度下，增大压强平衡向正反应方向移动，气体的物质的量减小，但混合气体的质量不变，所以混合气体的相对分子质量增大，即A小于C，故答案为：小于；
（2）①c（N₂O₄）=

(0.05-0)mol 2L

20s

=0.00125mol/（L．s），同一可逆反应中，同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比，所以二氧化氮的平均反应速率为0.0025 mol?L^-1?S^-1，
故答案为：0.0025 mol?L^-1?S^-1；
②40s时，二氧化氮减少的物质的量为（0.40-0.26）mol=0.14mol，则生成四氧化二氮的物质的量=0.07mol，
第60s和第80s反应物和生成物物质的量不变，则第60s时该反应达到平衡状态，平衡时n₃=0.40mol-2（0.08-0）mol=0.24mol，则平衡时c（NO₂）=

0.24mol

2L

=0.12mol/L，c（N₂O₄）=

0.08mol

2L

=0.04mol/L，则K=

c2(NO2)

c(N2O4)

=

0.04

0.12×0.12

=2.78，故答案为：2.78；   
③A．抽出N₂O₄导致二氧化氮反应速率减小，故错误；
B．降低温度平衡向正反应方向移动，但反应速率减小，故错误；   
C．加压平衡向正反应方向移动，且反应速率增大，故正确；
D．加入催化剂只改变反应速率但不影响平衡移动，故错误；
故选C；
④二者互为等效平衡，采用一边倒的方法得四氧化二氮的物质的量为二氧化氮的一半，是0.20mol，故答案为：0.20mol；
⑤恒压条件与第一次反应相比相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，则二氧化氮的平衡转化率增大，所以平衡时N₂O₄的量小于0.08mol，故答案为：大于．

点评：本题考查了化学平衡的有关知识，涉及平衡移动影响因素、等效平衡、化学平衡常数的有关计算等知识点，这些知识点都是考试热点，常常在高考中以大型综合题出现，难度较大．