Question

在30℃时，将0.40mol的二氧化氮气体充入2L抽空的密闭容器中，经过10s达到平衡，浓度变化曲线如图所示．
试回答：
（1）在30℃时，反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）的△H

 

0（填“＞”或“＜”），你做出这个判断的理由是

 

．
（2）30℃时，反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常数为

 

；则升高温度后，平衡常数将

 

（填“增大”“减小”或“不变”）．
（3）若保持温度不变，在第20s再向该密闭容器中充入0.32mol He，并把体积扩大为4L，试通过计算，利用相关数据（不要计算过程，只要相关数据）确定平衡移动的方向

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）化学反应能否自发进行，取决于焓变和熵变的综合判据，当△G=△H-T?△S＜0时，反应能自发进行，当△H＜0，△S＜0能否自发进行，取决于反应的温度，低温下能自发进行；
（2）根据图象中平衡时各物质的浓度，结合平衡常数K=

c(N2O4)

c(NO2)2

求算；该反应正方向为放热反应，据此判断温度对K的影响；
（3）扩大容器体积，则反应物所占体系压强减小，根据压强对平衡的影响判断．

解答： 解：（1）化学反应能否自发进行，取决于焓变和熵变的综合判据，当△G=△H-T?△S＜0时，反应能自发进行，
当△H＜0，△S＜0能否自发进行，取决于反应的温度，低温下能自发进行；该反应为熵减反应，
△S＜0，要使反应在30℃下自发进行，根据△G=△H-T?△S＜0，则△H＜0，
故答案为：＜；在30℃时，该反应为气体体积减小的熵减反应，而此时反应能自发进行，故必为放热反应；
（2）根据图象可知平衡时各物质的浓度为c（NO₂）=0.10mol/L，c（N₂O₄）=0.05mol/L，则平衡常数K=

c(N2O4)

c(NO2)2

=

0.05

(0.1)2

=5；
已知该反应正方向为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，
故答案为：5；减小；
（3）因为He是惰性气体，不参与反应，扩大体积后，c（NO₂）=0.050 mol?L^-1，
c（N₂O₄）=0.025 mol?L^-1，
Q=

c(N2O4)

c(NO2)2

=

0.0250

0.0502

=10＞K=5，所以，平衡向逆反应方向移动．
故答案为：Q=

c(N2O4)

c(NO2)2

=

0.0250

0.0502

=10＞K=5，平衡向逆反应方向移动．

点评：本题考查了反应的自发性判断、反应速率和化学平衡的有关计算和图象，平衡常数的应用等，难度中等．计算任意时刻浓度商Q，与平衡常数比较判断反应进行方向，这是平衡常数的主要应用，要掌握．