Question

14．N₂O₄（g）?2NO₂（g）（正反应为吸热反应），在1.01×10⁵Pa、47℃时，N₂O₄分解率为40%，在1.01×10⁵Pa、57℃时，N₂O₄分解率为50%，若在1.01×10⁵Pa、47℃时，体积为2L的平衡混合物在保持压强不变的情况下升温至57℃并达到平衡，则平衡混合气体的体积是多少升？

Answer 1

分析 假设N₂O₄（g）的起始体积为VL，47℃时到达平衡时转化的N₂O₄（g）的体积为0.4V L，表示出平衡时N₂O₄、NO₂的体积，再根据混合气体总体积计算N₂O₄（g）的起始体积；
在1.01×10⁵Pa、47℃时，体积为2L的平衡混合物在保持压强不变的情况下升温至57℃并达到平衡，可以等效为开始为VL的N₂O₄（g）在1.01×10⁵Pa、57℃达到平衡，再根据57℃时N₂O₄分解率计算表示出平衡时N₂O₄、NO₂的体积，可以计算混合气体总体积．

解答 解：假设N₂O₄（g）的起始体积为VL，47℃时到达平衡时转化的N₂O₄（g）的体积为VL×40%=0.4V L，则：
          N₂O₄（g）?2NO₂（g）
开始（L）：V          0
转化（L）：0.4V       0.8V
平衡（L）：0.6V       0.8V
在1.01×10⁵Pa、47℃时，平衡时混合气体的体积为2L，则0.6V+0.8V=2，解得V=$\frac{10}{7}$，
在1.01×10⁵Pa、47℃时，体积为2L的平衡混合物在保持压强不变的情况下升温至57℃并达到平衡，可以等效为开始为VL的N₂O₄（g）在1.01×10⁵Pa、57℃达到平衡，则转化的N₂O₄（g）的体积为$\frac{10}{7}$L×50%=$\frac{5}{7}$ L，则生成的NO₂为$\frac{5}{7}$ L×2=$\frac{10}{7}$L，则平衡时混合气体体积为：（$\frac{10}{7}$L-$\frac{5}{7}$ L）+$\frac{10}{7}$L=$\frac{15}{7}$L，
答：升温至57℃并达到平衡，则平衡混合气体的体积是$\frac{15}{7}$L．

点评 本题考查化学平衡有关计算，关键是等效平衡途径的构建，侧重考查学生分析解决问题的能力，难度中等．