Question

已知：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H=+57.20kJ?mol^-1．
在10℃时，将0.100mol N₂O₄气体充入lL恒容抽空的密闭容器中，每隔一定时间对该容器内的物质浓度进行分析得到如表数据：

时间（s）	0	20	40	60	80
c（N2O4）/mol/L	0.100	c1	0.050	c3	c4
c（NO2）/mol/L	0.000	0.060	c2	0.120	0.120

（1）该反应的平衡常数表达式为

 

；从表中数据分析：c₁

 

c₂、c₃

 

c₄（选填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）在图中画出并标明此反应中N₂O₄和NO₂的浓度随时间变化的曲线．
（3）在上述条件下，从反应开始至达到化学平衡时，四氧化二氮的平均反应速率为

 

．
（4）若起始时充入N0₂气体0.200mol，则达到平衡时N0₂气体的转化率为

 

；其它条件不变时，下列措施能提高NO₂转化率的是

 

（填字母）．
A．减小NO₂的浓度    B．降低温度     C．增加NO₂的浓度    D．升高温度E．再充入一定量的He
（5）向容积相同、温度分别为T₁和T₁的两个密闭容器中分别充入等量N0₂，发生反应：
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-57.20kJ?mol^-1．
恒温恒容下反应相同时间后，分别测得体系中N0₂的百分含量分别为a₁和a₂；巳知T₁＜T₂₂，则a₁

 

a₂ （选择A、B、C、D填空）．
A．大于    B．小于    C．等于    D．以上都有可能．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡建立的过程,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积，根据方程式计算c₂、c₁，据此解答；60s后反应达平衡，反应混合物各组分的浓度不变；
（2）依据起始浓度，平衡浓度和图表中的浓度，描点画出变化图象；
（3）由表可知，60s时反应达平衡，根据方程式计算△c（N₂O₄），依据化学反应速率V=

△c

△t

计算得到；
（4）依据平衡浓度计算平衡常数，结合化学平衡三段式列式计算，转化率=

消耗量

起始量

×100%，依据化学平衡原理分析改变条件提高NO₂转化率的选项；
（5）升高温度平衡向逆反应进行，平衡时二氧化氮的含量增大，温度越高反应速率越快，到达平衡的时间越短，据此作出二氧化氮含量与时间关系草图，据此判断．

解答： 解：（1）N₂O₄（g）?2NO₂（g），反应的平衡常数K=

c2(NO2)

c(N2O4)

；
20s时c（NO₂）=0.060mol/L 
                 N₂O₄?2 NO₂，
浓度变化     0.030mol   0.060mol/L
c₁=0.10mol/L-0.03mol/L=0.070mol/L；
由表可知，40s时，c（N₂O₄）=0.050mol/L，
                        N₂O₄?2 NO₂，
浓度变化：（0.1-0.05）mol/L     0.10mol/L
所以c₂=0.10mol/L
所以c₂＞c₁；
故答案为：

c2(NO2)

c(N2O4)

；＜；=；
（2）依据图表中物质的浓度在坐标系中描点画出变化图象，平衡状态（NO₂）=0.120mol/L，c（N₂O₄）=0.10mol/L-0.060mol/L=0.04mol/L，得到的图象为：
，答：；
（3）由表可知，60s时反应达平衡，c（NO₂）=0.120mol/L，
             N₂O₄?2 NO₂，
浓度变化：0.06mol/L     0.120mol/L

V（N₂O₄）=

0.060mol/L

60s

=0.001mol/（L?s）；
故答案为：0.001mol/（L?s）；
（4）依据平衡浓度计算平衡常数，结合化学平衡三段式列式计算；
               N₂O₄?2 NO₂，
起始量（mol/L） 0.10    0
变化量（mol/L） 0.06    0.12
平衡量（mol/L）  0.04     0.12
K=

0.122

0.04

=0.36
若起始时充入N0₂气体0.200mol，设消耗二氧化氮物质的量浓度为x，2 NO₂=N₂O₄ ，K=

1

0.36

                   2 NO₂=N₂O₄
起始量（mol/L）     0.200    0
变化量（mol/L）     x        0.5x
平衡量（mol/L）   0.200-x    0.5x
K=

.5x

(0.200-x)2

=

1

0.36

x=0.08mol/L
则达到平衡时N0₂气体的转化率=

0.08mol/L

0.20mol/L

×100%=40%
  2 NO₂=N₂O₄   反应是气体体积减小的放热反应，依据化学平衡原理分析选项，增大二氧化氮转化率的条件；
A．减小NO₂的浓度，平衡逆向进行，二氧化氮转化率减小，故A不符合；   
B．降低温度，平衡正向进行，二氧化氮转化率增大，故B符合；    
C．增加NO₂的浓度，恒容容器中相当于增大压强，平衡正向进行，二氧化氮转化率增大，故C符合；   
D．升高温度，平衡逆向进行，二氧化氮转化率减小，故D不符合；
E．再充入一定量的He，总爱增大，气体分压不变，平衡不变，二氧化氮转化率不变，故E不符合；
故答案为：40%；BC；
（5）升高温度平衡向逆反应进行，平衡时二氧化氮的含量增大，温度越高反应速率越快，到达平衡的时间越短，据此作出二氧化氮含量与时间关系草图为，由图可知，t₁时刻a₁=a₂，t₁时刻之前a₁＞a₂，t₁时刻之后a₁＜a₂，故答案为：D．

点评：本题考查化学平衡的有关计算、化学平衡的影响因素与平衡图象分析，题目综合性较大，注意基础知识的积累掌握．