Question

【题目】(1)在某一容积为2 L的密闭容器中，某一反应中A、B、C、D四种气体的物质的量n(mol)随时间t(min)的变化曲线如图所示：

回答下列问题：

①该反应的化学方程式为__________________________________。

②前2 min用A的浓度变化表示的化学反应速率为________。在2 min时，图像发生改变的原因是________(填字母)。

A.增大压强 B.降低温度 C.加入催化剂 D.增加A的物质的量

(2)在100 ℃时，将0.01 mol的四氧化二氮气体充入0.1 L的密闭容器中发生反应，隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到如下表格：

时间/s 浓度/mol·L－1	0	20	40	60	80	100
c(N2O4)/mol·L－1	0.100	0.070	0.050	c3	a	b
c(NO2)/mol·L－1	0.000	0.060	c2	0.120	0.120	0.120

试填空：

①该反应的化学方程式________________________________，达到平衡时四氧化二氮的转化率为_______。

②在0～20 s内，四氧化二氮的平均反应速率为______，哪一时间段______(指0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 s)反应速率最大并解释______。

Answer 1

【答案】4A＋5B6C＋4D 0.1 mol·L－1·min－1 AC N2O42NO2 60% 0.001 5 mol·L－1·s－1 0～20 s 开始时反应物的浓度最大

【解析】

（1）①随着时间的推移逐渐减少的是反应物，逐渐增多的是生成物；相同时间内转化物质的量（或浓度）之比等于化学计量数之比，据此确定化学方程式。

②根据υ=计算化学反应速率；根据浓度、压强、温度、催化剂等外界条件对化学反应速率的影响判断引起反应速率变化的原因。

（2）①根据NO2的浓度不再变化确定各物质的平衡浓度，进一步计算N2O4的平衡转化率。

②分别计算各时间段的平均反应速率，再利用外界条件对化学反应速率的影响进行分析。

（1）①A、B物质的量随着时间的推移逐渐减小，A、B为反应物；C、D物质的量随着时间的推移逐渐增大，C、D为生成物；在0~2min内A、B、C、D物质的量的改变值依次为0.4mol（2.5mol-2.1mol=0.4mol）、0.5mol（2.4mol-1.9mol=0.5mol）、0.6mol（0.6mol-0mol=0.6mol）、0.4mol（0.4mol-0mol=0.4mol），则A、B、C、D的化学计量数之比为4:5:6:4；3min后各物质物质的量保持不变且都不为0说明反应达到平衡状态，反应的化学方程式为4A（g）+5B（g）6C（g）+4D（g）。

②前2min用A的浓度变化表示的化学反应速率υ（A）==0.1mol/（L·min）。从图像可以看出，2min时改变条件，各物质物质的量瞬时不变，2~3min内曲线的斜率变大，化学反应速率加快。A项，若增大压强，各物质物质的量瞬时不变，化学反应速率加快；B项，若降低温度，各物质物质的量瞬时不变，化学反应速率减慢；C项，若加入催化剂，各物质物质的量瞬时不变，化学反应速率加快；D项，若增加A的物质的量，虽然化学反应速率加快，但A的物质的量突然增大；答案选AC。

（2）①在0~20s内，N2O4的浓度减少0.100mol/L-0.070mol/L=0.030mol/L，NO2的浓度增加0.060mol/L-0.000mol/L=0.060mol/L，该反应的化学方程式为N2O4（g）2NO2（g）。60s、80s、100s时NO2的物质的量浓度都为0.120mol/L，说明NO2的平衡浓度为0.120mol/L，用三段式

N2O4（g）2NO2（g）

c（起始）（mol/L） 0.100 0.000

c（转化）（mol/L） 0.060 0.120

c（平衡）（mol/L） 0.040 0.120

达到平衡时N2O4的转化率为×100%=60%。

②在0~20s内，N2O4的平均反应速率υ（N2O4）==0.0015mol/（L·s）。20~40s内N2O4的平均反应速率υ（N2O4）==0.001mol/（L·s）；根据①的分析60s时反应已经达到平衡状态，c3=0.040mol/L，40~60s内N2O4的平均反应速率υ（N2O4）==0.0005mol/（L·s）；60~80s、80~100s反应达到平衡状态，化学反应速率不变且相等；根据上述计算，0~20s时间段反应速率最大，原因是：开始时反应物的浓度最大，反应速率最大。