Question

在80℃时，0.40mol的N₂O₄气体充入2L固定容积的密闭容器中发生如下反应：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0，隔一段时间对该容器内的物质进行分析得到如下数据：

n（mol） 时间（s）	0	20	40	60	80	100
n（N2O4）	0.40	a	0.20	c	d	e
n（NO2）	0.00	0.24	b	0.52	0.60	0.60

（1）求b、e的值：b=

0.4mol

，e=

0.1mol

（2）20s-40s内用N₂O₄表示的平均反应速率为

0.002mol/（L?S）

_；80℃该反应的化学平衡常数K为

1.8mol?L^-1

．
（3）改变条件达到新平衡，要使NO₂在平衡体系中体积分数变小，采取的措施有

AD

．
A．向混合气体中再通入N₂O₄ B．保持容积不变，通入He C．使用高效催化剂 D．降低温度
（4）如果在80℃、将0.40mol的N₂O₄气体放入一个起始体积为2L、且压强维持不变的容器中发生上述反应．则达到平衡时n（NO₂）

大于

0.60mol（填“大于”“等于”或“小于”）
（5）如图是80℃时容器中N₂O₄物质的量的变化曲线，该图中补画出该反应在60℃时N₂O₄物质的量的变化曲线．

Answer 1

分析：（1）40s时二氧化氮的物质的量等于2△n（N₂O4），据此计算b的值；
100s时△n（N₂O4）=

1

2

△（NO₂），四氧化二氮的起始物质的量减去△n（N₂O4）等于e的值；
（2）先根据二氧化氮物质的量计算20s反应的四氧化二氮的物质的量，进而计算20s容器内四氧化二氮的物质的量，在计算20s～40s参加反应的四氧化二氮的物质的量，再根据速率定义式计算四氧化二氮的平均反应速率；
反应的平衡常数为生成物的浓度系数次幂之积除以反应物的浓度系数次幂之积，由表中数据可知80s时，反应达平衡状态，计算出平衡时反应混合物各组分的物质的量，进而计算平衡时各组分的浓度，代入平衡常数表达式计算；
（3）NO₂在平衡体系中体积分数变小，应使平衡向逆反应方向移．
A．向混合气体中再通入N₂O₄，平衡向正反应移动，最终的平衡状态，等效为增大压强到达平衡状态；
B．保持容积不变，通入He，反应混合物的浓度不变，平衡不移动；
C．使用高效催化剂，缩短到达平衡的水解，但平衡不移动；
D．降低温度平衡向逆反应移动；
（4）该反应是气体物质的量增大的反应，维持压强不变，等效为降低压强，平衡向正反应移动，四氧化二氮的转化率增大；
（5）降低温度反应速率降低，到达平衡的时间比80℃时长，平衡逆反应移动，平衡时N₂O₄的物质的量较80℃时大，以此画图．

解答：解：（1）40s时△n（N₂O₄）=0.4mol-0.2mol=0.2mol，b=△n（NO₂）=2△n（N₂O₄）=2×0.2mol=0.4mol；
100s时△n（NO₂）=0.6mol，所以△n（N₂O₄）=

1

2

△n（NO₂）=

1

2

×0.6mol=0.3mol，故e=0.4mol-0.3mol=0.1mol，
故答案为：0.4mol；0.1mol；
（2）20s时△n（NO₂）=0.24mol，故△n（N₂O₄）=

1

2

△n（NO₂）=

1

2

×0.24mol=0.12mol，所以a=0.4mol-0.12mol=0.28mol，故20s～40s参加反应的四氧化二氮的物质的量为0.28mol-0.2mol=0.08mol，所以20s-40s内用N₂O₄表示的平均反应速率为

0.08mol 2L

40s-20s

=0.002mol/（L?S）；
由表中数据可知80s时，反应达平衡状态，由（1）中计算可知d=e=0.1mol，故c（N₂O₄）=

0.1mol

2L

=0.05mol/L，c（NO₂）=

0.6mol

2L

=0.3mol/L，所以该温度下平衡常数k=

0．32

0.05

mol?L^-1=1.8mol?L^-1，故答案为：0.002mol/（L?S）；1.8mol?L^-1；
（3）A．向混合气体中再通入N₂O₄，平衡向正反应移动，最终的平衡状态，等效为增大压强到达平衡状态，增大压强平衡向逆反应移动，NO₂在平衡体系中体积分数变小，故A正确；
B．保持容积不变，通入He，反应混合物的浓度不变，平衡不移动，NO₂在平衡体系中体积分数不变，故B错误；
C．使用高效催化剂，缩短到达平衡的水解，但平衡不移动，NO₂在平衡体系中体积分数不变，故C错误；
D．降低温度平衡向逆反应移动，NO₂在平衡体系中体积分数减小，故D错误；
故选：AD；
（4）该反应是气体物质的量增大的反应，维持压强不变，等效为降低压强，平衡向正反应移动，四氧化二氮的转化率增大，则达到平衡时n（NO₂）大于0.60mol，故答案为：大于；
（5）降低温度反应速率降低，到达平衡的时间比80℃时增大，平衡逆反应移动，平衡时N₂O₄的物质的量较80℃时大，故该反应在60℃时N₂O₄物质的量的变化曲线为：
，故答案为：．

点评：本题考查化学平衡移动以及有关计算，题目较为综合，具有一定难度，做题时注意外界条件对化学平衡的影响．注意（3）中A选项，向混合气体中再通入N₂O₄，平衡向正反应移动，最终的平衡状态，等效为增大压强到达平衡状态．