Question

在100℃时，将0.40mol二氧化氮气体充入2L抽空的密闭容器中，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表数据：

时间（s）	0	20	40	60	80
n（NO2）/mol	0.40	n1	0.26	n3	n4
n（N2O4）/mol	0.00	0.05	n2	0.08	0.08

（1）在上述条件下，从反应开始直至20s时，二氧化氮的平均反应速率为

0.15

mol/（L?min）．
（2）此条件下该反应的化学平衡常数的值约为

2.8

（保留两位有效数字）．
（3）若达到平衡后，降低温度，气体颜色会变浅，则该反应的平衡常数将

增大

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）若在相同情况下最初向该容器中充入的是N₂O₄气体，要达到初始数据表中同样的平衡状态，N₂O₄的起始浓度是

0.10mol/L

；假设在80s时达到平衡，请在图中画出并标明该条件下此反应中N₂O₄和NO₂的浓度随时间变化的曲线．

（5）计算（4）中条件下达到平衡后N₂O₄的转化率

60%

．

Answer 1

分析：（1）根据公式反应速率v=

△c

t

来计算；
（2）化学平衡状态时，各组分的浓度不再随时间的改变而改变；反应2NO₂N₂O₄的平衡常数K=

[N2O4]

[NO2]2

，
（3）温度升高，平衡体系向着吸热的方向进行，判断K的变化情况；
（4）根据各组分的浓度变化量之比等于系数值比来计算；根据起始和平衡时的浓度画出图象；
（5）根据N₂O₄的起始浓度和转化的浓度求出转化率．

解答：解：（1）从反应开始直至20s时，四氧化二氮的平均反应速率v=

△c

t

=

0.05mol 2L

20s

=0.00125mol/（L?s），二氧化氮的平均反应速率为四氧化二氮的平均反应速率的2倍，即为0.0025mol?（L?s）^-1，单位转化为mol/（L?min）时v（NO₂）=0.0025×60=0.15mol/（L?min）故答案为：0.15；
（2）在60s时，反应已达平衡状态，所以n₃=n₄，当四氧化二氮的浓度为

0.08mol

2L

=0.04mol/L时，二氧化氮的浓度是：

0.4mol

2L

=0.12mol/L，反应的平衡常数K=

[N2O4]

[NO2]2

=

0.04

0.122

≈2.8，故答案为：2.8；
（3）反应2NO₂N₂O₄是放热反应，降低温度，平衡正移，所以K增大，故答案为：增大；
（4）若在相同情况下最初向该容器充入的是N₂O₄气体，要达到上述同样的平衡状态，N₂O₄的起始浓度是c，则      
                       N₂O₄2NO₂
起始浓度（mol?L^-1）      c             0
转化浓度（mol?L^-1）    c-0.04        0.12
平衡浓度（mol?L^-1）　    0.04         0.12
所以

c-0.04

0.12

=

1

2

解得c=0.10，
已知起始时N₂O₄为0.1mol/L，NO₂为0，平衡时N₂O₄为0.04mol/L，NO₂为0.12mol/L，所以N₂O₄和NO₂的浓度随时间变化的曲线为：；
故答案为：0.10mol/L；；
（5）已知起始时N₂O₄为0.1mol/L，平衡时N₂O₄为0.04mol/L，所以转化的浓度为0.06mol/L，所以转化率为：

0.06mol/L

0.1mol/L

×100%=60%，故答案为：60%．

点评：本题是一道化学平衡的综合题，考查了反应速率计算，K的计算，等效平衡等，考查角度广，难度大．