Question

12．在80℃时，将0.4mol的四氧化二氮气体充入2L已抽空的固定容积的密闭容器中，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：

时间（s） C（mol/L）	0	20	40	60	80	100
C（N2O4）	0.20	a	0.10	c	d	e
C（NO2）	0.00	0.12	b	0.22	0.22	0.22

反应进行至100s后将反应混合物的温度降低，发现气体的颜色变浅．
（1）该反应的化学方程式为N₂O₄?2NO₂，表中b＞c（填“＜”、“=”、“＞”）．
（2）20s时，N₂O₄的浓度为0.14mol/L，0～20s内N₂O₄的平均反应速率为0.003mol/（L•s）．
（3）该反应的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$，在80℃时该反应的平衡常数K值为0.54（保留2位小数）．
（4）在其他条件相同时，该反应的K值越大，表明建立平衡时ABD．
A．N₂O₄的转化率越高  B．NO₂的产量越大  C．N₂O₄与NO₂的浓度之比越大 D．正反应进行的程度越大
（5）要增大该反应的K值，可采取的措施D
A．增大N₂O₄起始浓度 B．向混合气中通入NO₂ C．使用高效催化剂 D．升高温度
（6）如图是80℃时容器中N₂O₄浓度随时间t的变化图，请在该图中补画出该反应在60℃反应时N₂O₄浓度的变化曲线．

Answer 1

分析 （1）根据根据表格知，0.12＜b≤0.22，c≤0.10，据此判断b、c的关系，依据图表数据分析，反应物和生成物分析判断；
（2）化学平衡的三段式列式计算，结合化学反应速率概念计算0～20s内N₂O₄的平均反应速率；
（3）依据化学方程式和平衡常数概念写出平衡常数表达式，依据80°C平衡状态下结合三段式列式计算平衡浓度计算平衡常数；
（4）根据平衡常数的定义可知，K值越大，生成物浓度越大，反应物浓度越小，则反应正向进行的程度越大，据此答题；
（5）要增大该反应的K值，就是要使平衡正向移动，且平衡常数只与温度有关，根据影响平衡常数的外界因素可以作判断；
（6）根据温度对化学反应速率和化学平衡的影响，温度降低，化学反应速率减慢，到达平衡的时间长，同时，温度降低，化学平衡向放热的方向移动，即逆反应方向移动，N₂O₄浓度大于80°C的浓度，到达平衡所需时间长．

解答 解：（1）根据表格知，0.12＜b≤0.22，c≤0.10，所以b＞c；将0.4mol的四氧化二氮气体充入2L已抽空的固定容积的密闭容器中，反应的化学方程式为N₂O₄?2NO₂，
故答案为：N₂O₄?2NO₂，b＞c；
（2）进行到20S；
              N₂O₄?2NO₂
起始量（mol） 0.4     0
变化量（mol） 0.12   0.24
20S末（mol） 0.28   0.24
20s时，N₂O₄的浓度=$\frac{0.28mol}{2L}$=0.14mol/L；
0～20s内N₂O₄的平均反应速率=$\frac{\frac{0.12mol}{2L}}{20s}$=0.003mol/（L•s）；
故答案为：0.14；0.003mol/（L•s）；
（3）N₂O₄?2NO₂，平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$，
80°C平衡状态和60S是相同平衡状态，平衡浓度c（NO₂）=0.22mol/L，c（N₂O₄）=0.09mol/L；
平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$═$\frac{0.2{2}^{2}}{0.09}$=0.54，
故答案为：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；0.54；
（4）N₂O₄?2NO₂，根据平衡常数的定义可知，K值越大，生成物浓度越大，反应物浓度越小，则反应正向进行的程度越大，
A．反应正向进行，K值越大，N₂O₄的转化率越高，故A正确
B．反应正向进行，K值越大，NO₂的产量越大，故B正确；
C．K值越大，生成物浓度越大，反应物浓度越小，N₂O₄与NO₂的浓度之比越小，故C错误；
D．K值越大，生成物浓度越大，反应物浓度越小，则反应正向进行的程度越大，故D正确；
故答案为：ABD．
（5）要增大该反应的K值，就是要使平衡正向移动，且平衡常数只与温度有关，根据影响平衡常数的外界因素可知，只有D正确；
故选D，
故答案为：D；
（6）应进行至100s后将反应混合物的温度降低，发现气体的颜色变浅．说明降温平衡逆向进行，逆反应为放热反应，正反应为吸热反应，
温度降低，化学反应速率减慢，到达平衡的时间长，同时，温度降低，化学平衡向放热的方向移动，即逆反应方向移动，60℃反应时N₂O₄浓度的变化的曲线
如右图，故答案为：．

点评 本题考查了化学反应速率的计算、化学平衡常数的含义、化学图象分析和绘制等知识点，注意化学平衡常数只与温度有关，与物质的浓度无关，题目难度中等．