Question

【题目】在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：

（1）反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)；100 ℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0～60 s时段，反应速率v(N2O4)为____________mol·L－1·s－1；反应的平衡常数K1为________。

（2）100 ℃时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.0020 mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。

①T________100 ℃(填“大于”或“小于”)，判断理由是______________。

②列式计算温度T时反应的平衡常数K2________________________。

（3）温度T时反应达第一次平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，达到新的平衡后与第一次平衡相对比：颜色____________（填“变深”或“变浅”或“不变”），c(NO2)/c(N2O4)的值_______ (填“增大”、“减小”或“不变”)

Answer 1

【答案】大于 0.0010 0.36 mol·L－1 大于 反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高 平衡时，c(NO2)＝0.120 mol·L－1＋0.0020 mol·L－1·s－1×10 s×2＝0.16 mol·L－1，c(N2O4)＝0.040 mol·L－1－0.0020 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1，K2＝1.3 mol·L－1 逆反应 变深 减小

【解析】

（1）随温度的升高，混合气体的颜色变深，化学平衡向正反应方向移动，即△H＞0；根据0～60s时段，N2O4浓度变化情况可以求出v(N2O4)；根据图像中的数据，可以求出平衡常数K；

（2）①N2O4(g)2NO2(g)，△H＞0，升温，平衡右移，c(N2O4) 降低；根据c=v(N2O4)×t，可以求出N2O4气体、NO2气体变化的浓度，然后根据第二次反应达平衡时，求出总c(NO2)、c(N2O4)，进而求出K2；

（3）反应容器的容积减少一半，压强增大，平衡向着气体体积减小的方向移动，判断c(NO2)/c(N2O4)的值变化情况；体积减小造成气体的浓度增大是主要因素，所以混合气体的颜色加深。

（1）随温度的升高，混合气体的颜色变深，化学平衡向正反应方向移动，即△H＞0；在0～60 s时段，N2O4浓度变化为0.1-0.04=0.06mol/L，反应速率v(N2O4)为=0.06/60=0.0010 mol·L－1·s－1；根据图像中的数据可知，反应的平衡常数K=c2(NO2)/c(N2O4)=0.122/0.04=0.36 mol·L－1；

综上所述，本题答案是：大于，0.0010，0.36 mol·L－1。

（2）①c(N2O4) 降低，平衡向正反应方向移动，因为正反应方向吸热，T大于100 ℃；

综上所述，本题答案是：大于；反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高。

②反应达到平衡时，c(NO2)＝0.120 mol·L－1＋0.0020 mol·L－1·s－1×10 s×2＝0.16 mol·L－1，c(N2O4)＝0.040 mol·L－1－0.0020 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1，K2＝c2(NO2)/c(N2O4)=0.162/0.02≈1.3 mol·L－1 ；

综上所述，本题答案是：平衡时，c(NO2)＝0.120 mol·L－1＋0.0020 mol·L－1·s－1×10 s×2＝0.16 mol·L－1，c(N2O4)＝0.040 mol·L－1－0.0020 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1，K2＝1.3 mol·L－1 。

（3）反应容器的容积减少一半，压强增大，正反应方向气体体积增大，增大压强向着气体体积减小的方向移动，即平衡向逆反应方向移动；由于气体体积减小，造成气体的浓度增大的影响比平衡左移造成NO2(g)浓度减小的影响要大，所以达到新的平衡后与第一次平衡相对比颜色变深；由于平衡左移，c(NO2)减小，c(N2O4)增大，所以c(NO2)/c(N2O4)的值减小；

综上所述，本题答案是：逆反应， 变深，减小。