Question

在30℃时，将0.40mol的二氧化氮气体充入2L抽空的密闭容器中，经过10s达到平衡，浓度变化曲线如图所示，试回答：
（1）在上述条件下，从反应开始直至10s时，二氧化氮的平均反应速率为

 

．
（2）30℃时，反应2NO₂?N₂O₄的平衡常数的值为

 

；则升高温度后，平衡常数将

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）
（3）若保持20s时的温度和压强不变，再向平衡混合气中充入0.075molN₂O₄，在第30s时重新达到平衡，则第30s时平衡混合气的体积为

 

，请在答题纸对应图中画出第20～40s内各物质的浓度变化曲线．
（4）若保持温度不变，在第20s再向该密闭容器中再充入0.32molHe气，并把容器体积扩大为4L试通过计算确定平衡移动的方向．

 

．

Answer 1

分析：（1）根据公式反应速率v=

△c

t

来计算；
（2）根据图象中平衡时各物质的浓度，结合平衡常数K=

[N2O4]

[NO2]2

求算；该反应正方向为放热反应，据此判断温度对K的影响；
（3）保持相同温度和压强情况下，再充入0.075 molN₂O₄达新平衡与原平衡等效，将N₂O₄全部转化为NO₂，再根据物质的量之比等于体积比计算；根据20s时气体总物质的量为（0.1mol/L+0.05mol/L）×2L=0.3mol，加入N₂O₄后气体总物质的量为0.3mol+0.075mol=0.375mol，根据物质的量之比等于体积比计算出容器体积，再求出加入N₂O₄后两种气体各自的浓度，30s达新平衡与原平衡等效，故c（NO₂） c（N₂O₄）与原平衡相同，据此作图；
（4）扩大容器体积，则反应物所占体系压强减小，根据压强对平衡的影响判断．

解答：解：（1）由图象可知10s时达到平衡状态，此时NO₂浓度为0.10mol/L，所以NO₂的浓度变化为△c（NO₂）=0.20mol/L-0.10mol/L=0.10mol/L，
则其反应速率为：v=

△c

t

=

0.10mol/L

10s

=0.01 mol/（L?s）；
故答案为：0.01 mol/（L?s）；
（2）根据图象可知平衡时各物质的浓度为c（NO₂）=0.10mol/L，c（N₂O₄）=0.05mol/L，则平衡常数K=

[N2O4]

[NO2]2

=

0.05

0．12

=5；已知该反应正方向为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，
故答案为：5；减小；
（3）保持相同温度和压强情况下，再充入0.075 molN₂O₄达新平衡与原平衡等效，则将N₂O₄全部转化为NO₂，
由物质的量之比等于体积比得：

0.40mol

2L

=

(0.40+0.075×2)mol

V

，解得V=2.75L；
起点：20s时气体总物质的量为（0.1mol/L+0.05mol/L）×2L=0.3mol，加入N₂O₄后气体总物质的量为0.3mol+0.075mol=0.375mol，
在20s时加入N₂O₄后，体系体积：

0.30mol

2L

=

(0.30+0.075)mol

V1

，解得：V₁=2.5L，故20s时c（NO₂）=

0.20mol

2.5L

=0.080mol/L，
c（N₂O₄）=

0.175 mol

2.5L

=0.070mol/L；
平衡点：30s达新平衡与原平衡等效，故c（NO₂） c（N₂O₄）与原平衡相同，依此作图为：；

故答案为：2.75L；；
（4）通入He与反应无关，但是扩大容器体积，则反应物所占体系压强减小，平衡向着计量数增大的方向移动，即向逆方向移动，
故答案为：向逆方向移动．

点评：本题考查了反应速率和化学平衡的有关计算和图象，影响平衡的因素，及等效平衡原理的应用等，题目难度较大．