Question

在373K时，把115gN₂O₄气体通入体积为500ml的真空密闭容器中发生如下反应：N₂O₄（g）?2NO₂（g），当反应进行到2s时，NO₂含量为0.1mol，进行到60s时达到平衡，此时容器内混合气体的密度是同温同压下氢气密度的28.75倍，计算：
（1）反应开始到2s，用N₂O₄表示的反应速率
（2）达到平衡时体系的压强是开始时的多少倍？
（3）平衡时N₂O₄的物质的量是多少？

Answer 1

考点：化学平衡的计算

专题：计算题

分析：（1）由N₂O₄?2NO₂，反应进行到2s时，NO₂含量为0.1mol，则N₂O₄减少0.05mol，结合v=

△c

△t

计算反应速率；
（2）115gN₂O₄气体物质的量=

115g

92g/mol

=1.25mol，60s时达到平衡，此时容器内混合气体密度是氢气密度的28.75倍，则混合气体的平均摩尔质量为28.75×2=57.5g/mol，平衡状态设四氧化二氮反应物质的量为x
              N₂O₄?2NO₂，
开始（mol）  1.25     0
转化（mol）      x     2x
平衡（mol）    1.25-x  2x
则

92g/mol×(1.25-x)mol+46g/mol×2xmol

(1.25-x+2x)mol

=57.5g/mol，
解得x=0.75mol，以此计算反应前后压强之比等于物质的量之比；
（3）根据平衡计算得到N₂O₄的物质的量．

解答： 解：（1）由N₂O₄?2NO₂，反应进行到2s时，NO₂含量为0.01mol，则N₂O₄减少0.05mol，由v=

△c

△t

=

0.05mol 0.5L

2s

=0.05 mol?L^-1?S^-1，
答：开始2s内，以N₂O₄表示的反应速率为0.05 mol?L^-1?S^-1；
（2））115gN₂O₄气体物质的量=

115g

92g/mol

=1.25mol，60s时达到平衡，此时容器内混合气体密度是氢气密度的28.75倍，则混合气体的平均摩尔质量为28.75×2=57.5g/mol，平衡状态设四氧化二氮反应物质的量为x
              N₂O₄?2NO₂，
开始（mol）  1.25     0
转化（mol）      x     2x
平衡（mol）    1.25-x  2x
则

92g/mol×(1.25-x)mol+46g/mol×2xmol

(1.25-x+2x)mol

=57.5g/mol，
解得x=0.75mol；
计算可知，开始总物质的量为1.25mol，平衡时总物质的量为1.25+0.75=2mol，
达到平衡时体系的压强：开始时压强=（1.25+0.75）：1.25=2：1.25=1.6；
达到平衡时体系的压强是开始时的1.6倍；
答：达到平衡时体系的压强是开始时的1.6倍；
（3）由（2）计算可知平衡状态N₂O₄的物质的量=1.25mol-0.75mol=0.5mol，答：平衡时N₂O₄的物质的量是0.5mol．

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，明确信息中的平均摩尔质量的计算是解答的关键，并熟悉化学反应速率的计算式及化学平衡三段法计算即可解答．