Question

15．在温度为373K时，将0.100mol无色的N₂O₄气体放入1L抽空的密闭容器中，立刻出现红棕色，直至建立N₂O₄?2NO₂的平衡．如图是隔一定时间测定到的N₂O₄的浓度（纵坐标为N₂O₄的浓度，横坐标为时间）
（1）该反应的△S＞0 （填“＞、=或＜”）
（2）20～40s内，NO₂的平均生成速率为0.002mol•L^-1•S^-1
（3）该反应的化学平衡常数表达式为$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$373k时，求该反应N₂O₄?2NO₂的化学平衡常数0.35
（4）已知323k时，该反应N₂O₄?2NO₂的化学平衡常数K=0.022，据此可推测该反应的△H＞0（填“＞、=或＜”）

Answer 1

分析 （1）N₂O₄?2NO₂的正反应气体物质的量增大，为熵增反应；
（2）由图可知，20～40s内△c（N₂O₄）=（0.07-0.05）mol/L=0.02mol/L，则△c（NO₂）=2△c（N₂O₄）=0.04mol/L，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（NO₂）；
（3）化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出；
由图可知，平衡时c（N₂O₄）=0.04mol/L，平衡时△c（N₂O₄）=（0.1-0.04）mol/L=0.06mol/L，故平衡时△c（NO₂）=2△c（N₂O₄）=0.12mol/L，代入平衡常数表达式计算；
（4）根据平衡常数相对大小判断降低温度平衡移动方向，降低温度平衡向放热反应方向移动．

解答 解：（1）N₂O₄?2NO₂的正反应气体物质的量增大，为熵增反应，则：△S＞0，故答案为：＞；
（2）由图可知，20～40s内△c（N₂O₄）=（0.07-0.05）mol/L=0.02mol/L，则△c（NO₂）=2△c（N₂O₄）=0.04mol/L，则v（NO₂）=$\frac{0.04mol/L}{40s-20s}$=0.002mol•L^-1•s^-1，故答案为：0.002；
（3）N₂O₄?2NO₂的化学平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$，由图可知，平衡时c（N₂O₄）=0.04mol/L，平衡时△c（N₂O₄）=（0.1-0.04）mol/L=0.06mol/L，故平衡时△c（NO₂）=2△c（N₂O₄）=0.12mol/L，平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0.1{2}^{2}}{0.04}$=0.36，故答案为：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；0.36；
（4）已知323k时，该反应N₂O₄?2NO₂的化学平衡常数K=0.022，小于373k时平衡常数K=0.36，说明降低温度平衡逆向移动，降低温度平衡向放热反应方向移动，则正反应为吸热反应，故△H＞0，故答案为：＞．

点评 本题考查化学平衡有关计算，涉及反应速率计算、平衡常数计算与影响因素，注意平衡常数只受温度影响，平衡常数及单位与方程式中化学计量数有关．