Question

【题目】向2 L的密闭容器中充入7.6 mol NO和3.8 mol O2，发生如下反应：

①2NO（g）＋O2（g）＝2NO2（g） ②2NO2（g）N2O4（g）

测得NO2和N2O4的浓度变化如图所示，0～10 min维持容器温度为T1℃，10 min后升高并维持容器的温度为T2℃。

（1）计算前5 min N2O4反应的平均速率。

（2）计算T1℃时反应②的化学平衡常数。

（3）若起始时向该容器中充入3.6 mol NO2和2.0 mol N2O4，判断T1℃时反应②进行的方向，并计算达到平衡时N2O4的物质的量。

Answer 1

【答案】（1）0.18 mol/（Lmin） （2分） （2）0.4 （2分）

（3）Q＝0.31＜K， 反应正向进行 （3分） 2.16 mol （3分）

【解析】

试题分析：（1）由可知，前5 min N2O4反应的平均速率为 mol/（Lmin） = 0.18 mol/（Lmin） ；（2）由图中信息及题意可知，T1℃时反应②的化学平衡常数K = = = 0.4Lmol-1；（3）温度不变时，平衡常数不变，若起始时向该容器中充入3.6 mol NO2和2.0 mol N2O4，T1℃时反应②的Q = = = 0.31Lmol-1 < 0.4Lmol-1，因此说明反应应正向进行，直到达到新平衡；设N2O4的变化浓度为x molL-1，由三行数据法可知：

2 NO2（g）N2O4（g）

起始浓度/ molL-1 1.8 1.0

变化浓度/ molL-1 2x x

平衡浓度/ molL-1 1.8-2x 1.0+x

T1℃时反应②的化学平衡常数K = = = 0.4Lmol-1，解得：x ≈ 0.08，则N2O4（g）的平衡浓度为1.08 molL-1，最后由cV可知，N2O4（g）的平衡物质的量为2.16 mol。