题目内容

【题目】在100 ℃时,将0.40 mol二氧化氮气体充入一个2 L抽空的密闭容器中,发生反应:2NO2N2O4。每隔一段时间就对该容器内的物质进行分析,得到下表数据:

时间/s

0

20

40

60

80

n(NO2)/mol

0.40

n1

0.26

n3

n4

n(N2O4)/mol

0.00

0.05

n2

0.08

0.08

(1)在上述条件下,从反应开始至20 s时,用二氧化氮表示的平均反应速率为_______mol/(L·s)。

(2)该反应的平衡常数K的数值为____。

(3)若在相同条件下最初向该容器中充入四氧化二氮气体,要达到上述平衡状态,四氧化二氮的起始浓度是______mol·L-1。

(4)达到平衡后,如果升高温度,气体颜色会变深,则升高温度后,反应2NO2N2O4的平衡常数将_________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(5)达到平衡后,如果向该密闭容器中再充入0.32 mol He,并把容器体积扩大为4 L,则平衡将_______(填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。

【答案】2.5×10-3 2.8 0.10 减小 向左移动

【解析】

(1)根据表中数据计算N2O4的反应速率,根据速率之比等于化学计量数之比计算NO2的反应速率;

(2)由表中数据可知,在60s时N2O4浓度不再变化,说明此时反应已达平衡状态;根据平衡时的物质的量求出物质的平衡浓度,再求出K;

(3)若在相同情况下最初向该容器充入的是N2O4气体,要达到上述同样的平衡状态,N2O4的起始浓度是c,则平衡时各种物质的物质的量浓度应该相同,根据参加反应的物质的量浓度之比等于计量数之比计算,求出c;

(4)气体颜色会变深,则浓度NO2增大,根据平衡移动方向判断平衡常数变化;

(5)He不参加反应,容器体积扩大,相当于减小压强,平衡向气体总物质的量增大的方向移动。

(1)由表中数据可知,从反应开始直至20s时,v(N2O4)==1.25×10-3mol/(L·s);

则v(NO2)=2v(N2O4)= 2.5×10-3 mol/(L·s);

(2)由表中数据可知,在60s时N2O4浓度不再变化,则反应已达平衡状态,c(N2O4)==0.04mol/L时,c(NO2)==0.12mol/L,反应的平衡常数K=≈2.8;

(3)若在相同情况下最初向该容器充入的是N2O4气体,要达到上述同样的平衡状态,N2O4的起始浓度是c,平衡时c(NO2)=0.12mol/L,会反应消耗N2O4的浓度为△c(N2O4)=0.06mol/L,平衡时c(N2O4)=(c-0.06)mol/L=0.04mol/L,则c=0.10mol/L;

(4)达到平衡后,如升高温度,气体颜色会变深,说明升高温度,化学平衡逆向移动,使NO2浓度增大,根据平衡移动原理,升高温度,化学平衡2NO2N2O4向吸热反应方向移动,则升高温度后,反应平衡常数将减小;

(5)恒温下如向该密闭容器中再充入0.32molHe气,并把容器体积扩大为4L,则c(NO2)和c(N2O4)都减小,相当于减小压强,所以v(正)、v(逆)速率都减小,减小压强,化学平衡向气体体积增大的逆反应方向移动,即化学平衡向左移动。

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