Question

在100℃时，将2.00mol的二氧化氮气体充入2L真空的密闭容器中，发生反应2NO₂?N₂O₄，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	2.00	n1	1.25	n3	n4
n（N2O4）/mol	0.00	0.20	n2	0.50	0.50

（1）在上述条件下，从反应开始至20s 时，v（NO₂）=

 

mol/（L?s）．
（2）100℃时，该反应的平衡常数为

 

．
（3）达到平衡后，如升温，气体颜色变深，则反应2NO₂?N₂O₄的△H

 

0（填“＞”或“＜”）．
（4）保持温度不变，在80s时，若将密闭容器的体积由2L扩大到9L（如图1所示），反应2NO₂?N₂O₄
在t₁ s时重新达到平衡，测得 n（N₂O₄）=

 

mol，请在图2中画出0～t₁s这一过程的变化曲线．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（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；
（2）根据K=

c(N2O4)

c2(NO2)

进行计算；
（3）升温，气体颜色变深，说明平衡向生成二氧化氮方向移动，所以2NO₂N₂O₄为放热反应，据此答题；
（4）根据平衡常数，利用三段式进行计算，根据四氧化二氮的物质的量的变化可以画图．

解答： 解：（1）c（N₂O₄）=

0.2mol 2L

20s

=0.005mol/（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0.01 mol?L^-1?S^-1，故答案为：0.01 mol?L^-1?S^-1；
（2）2NO₂N₂O₄
起始浓度（mol?L^-1）      1.0             0
转化浓度（mol?L^-1）      0.5           0.25
平衡浓度（mol?L^-1）　    0.5           0.25
∴K=

c(N2O4)

c2(NO2)

=

0.25

0．52

=1
故答案为：1；
（3）升温，气体颜色变深，说明平衡向生成二氧化氮方向移动，所以2NO₂?N₂O₄为放热反应，故△H＜0，故答案为：＜；
（4）设平衡后得n（N₂O₄）为xmol
                       2NO₂N₂O₄
起始浓度（mol?L^-1）      

2

9

             0
转化浓度（mol?L^-1）      

2x

9

          

x

9

平衡浓度（mol?L^-1）　    

2

9

-

2x

9

        

x

9

∵k=

c(N2O4)

c2(NO2)

=

x 9

( 2 9 - 2x 9 )2

=1∴解得x=0.25或x=4；其中x=4不符合实际，故N₂O₄的物质的量为0.25；

根据表中N₂O₄的物质的量及体积变为9L后N₂O₄的物质的量，可以画出图为：，
故答案为：0.25；．

点评：本题主要考查了反应速率的计算、化学平衡常数的计算及应用，难度中等，解题时要注意灵活运用化学平衡常数．