Question

在100℃时，把0.5mol N₂O₄通入体积为5L的真空密闭容器中，立即出现红棕色．反应进行到2s时，NO₂的浓度为0.02mol?L^-1．在60s时，体系已达平衡，此时容器内压强为开始时的1.6倍．请回答下列问题：
（1）前2s以N₂O₄的浓度变化表示的平均反应速率为

 

；
（2）平衡时，NO₂的体积分数为

 

；
（3）平衡时，N₂O₄的转化率为

 

；
（4）平衡时，混合气体的平均摩尔质量为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：2秒时，NO₂的浓度为0.02摩/升，则转化的N₂O₄的浓度为0.01mol/L，则前2秒，以N₂O₄的浓度变化表示的平均反应速度；
依据化学平衡三段式列式计算，反应进行到60s时，体系已达平衡，此时容器内压强为开始时的1.6倍，设消耗N₂O₄的物质的量为x，列式计算
             N₂O₄═2NO₂，
起始量（mol） 0.5     0
变化量（mol） x       2x
平衡量（mol）0.5-x    2x
0.5-x+2x=0.5×1.6
x=0.3mol

解答： 解：2秒时，NO₂的浓度为0.02摩/升，则转化的N₂O₄的浓度为0.01mol/L，则前2秒，以N₂O₄的浓度变化表示的平均反应速度；
依据化学平衡三段式列式计算，反应进行到60s时，体系已达平衡，此时容器内压强为开始时的1.6倍，设消耗N₂O₄的物质的量为x，列式计算
             N₂O₄═2NO₂，
起始量（mol） 0.5     0
变化量（mol） x       2x
平衡量（mol）0.5-x    2x
0.5-x+2x=0.5×1.6
x=0.3mol
（1）2秒时，NO₂的浓度为0.02摩/升，则转化的N₂O₄的浓度为0.01mol/L，则前2秒，以N₂O₄的浓度变化表示的平均反应速度为

0.01mol/L

2s

=0.005mol/L．s；
故答案为：0.005mol/L．s；
（2）平衡时，NO₂的体积分数=

2x

0.5+x

×100%=

2×0.3

0.5+0.3

×100%=75%；
故答案为：75%；
（3）平衡时，N₂O₄的转化率=

0.3mol

0.5mol

×100%=60%；
故答案为：60%；
（4）平衡时，混合气体的平均摩尔质量=

m

n

=

2×0.3mol×46g/mol+(0.5mol-0.3mol)×92g/mol

0.5mol+0.3mol

=57.5g/mol；
故答案为：57.5g?mol^-1；

点评：本题考查化学平衡及化学反应速率的计算，题目难度中等，明确信息中的压强关系及不同时间混合体系中各物质的物质的量的关系是解答的关键，并熟悉化学反应速率的计算式及影响化学平衡移动的因素即可解答．