Question

物质（t-BuNO）₂在正庚烷溶剂中发生如下反应：（t-BuNO）₂?2（t-BuNO）．
（1）当（t-BuNO）₂的起始浓度（c₀）为0.50mol?L^-1时，实验测得20℃时的平衡转化率（α）是65%．列式计算20℃时上述反应的平衡常数K=

 

．
（2）一定温度下，随着（t-BuNO）₂的起始浓度增大，其平衡转化率

 

（填“增大”、“不变或“减小”）．
（3）实验测得该反应的△H=+50.5kJ?mol^-1，活化能Ea=90.4kJ?mol^-1．下列能量关系图合理的

 

．

（4）结合△S推测该反应的在

 

（填“较高”或“较低”）温度下有利于该反应自发进行．

Answer 1

考点：化学平衡建立的过程,焓变和熵变,化学平衡的影响因素

专题：基本概念与基本理论

分析：1）利用化学平衡三段式计算平衡时（t-BuNO）₂、（t-BuNO）的浓度，代入平衡常数k=

c2[(t-BuNO)]

c[(t-BuNO)2]

计算；
（2）一定温度下，随着（t-BuNO）₂的起始浓度增大，即增加反应物（t-BuNO）₂的浓度，虽然平衡向正反应方向移动，但由于 （t-BuNO）₂的起始浓度增大，其平衡转化率是减小的；
（3）由实验测得该反应的△H=+50.5 kJ?mol^-1，可知该反应是吸热反应，则反应物的总能量低于生成物的总能量，又依据活化能E_a=90.4 kJ?mol^-1，E_a-△H＜50.5kJ?mol^-1；
（4）由于该反应是一个分解反应，所以是一个混乱度增加（熵增）的反应，△S＞0；而该反应又是一个吸热反应，△H＞0，结合△G=△H-T△S判断．

解答： 解：已知20℃时（t-BuNO）₂的平衡转化率α=65%，则：
           （t-BuNO）₂?2（t-BuNO）
开始（mol/L）：0.5             0
变化（mol/L）：0.5×0.65         2×0.5×0.65
平衡（mol/L）：0.5×0.35        2×0.5×0.65
平衡常数k=

c 2[(t-BuNO)]

c[(t-BuNO) 2]

=

(0.5×65%×2) 2

0.5×0.35

=2.4，
故答案为：2.4；
（2）一定温度下，随着（t-BuNO）₂的起始浓度增大，即增加反应物（t-BuNO）₂的浓度，虽然平衡向正反应方向移动，但由于 （t-BuNO）₂的起始浓度增大，其平衡转化率是减小的；
故答案为：减小；
（3）由实验测得该反应的△H=+50.5 kJ?mol^-1，可知该反应是吸热反应，则反应物的总能量低于生成物的总能量．可排除能量关系图B和C，又依据活化能E_a=90.4 kJ?mol^-1，E_a-△H＜50.5kJ?mol^-1，能量关系图A中E_a-△H＞50.5 kJ?mol^-1，Ea与△H的比例不对，而能量关系图D是合理的；
故答案为：D；
（4）由于该反应是一个分解反应，所以是一个混乱度增加（熵增）的反应，△S＞0；而该反应又是一个吸热反应，即△H＞0，由△G=△H-T△S可知，所以该反应在较高温度下有利于自发进行，
故答案为：较高．

点评：题目中物质没有学过，用这种形式表示的反应也没有见，非常陌生，给解题增加了理解上的难度，其实是一个普通的分解反应，一个可逆反应，注意理解平衡常数与物质转化率关系，（3）中注意A、D图中Ea与△H的比例关系，为易错点，难度较大．