Question

10．在容积为2.0L的容器中，通入一定量的N₂O₄，发生反应N₂O₄（g）?2NO₂（g），随温度升高，混合气体颜色变深．回答下列问题：
（1）反应的?H＞0（填“＞”“＜”；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示．在0-60s时段，反应速率V （N₂O₄）为0.0010mol•L^-1•s^-1．
（2）100℃时达到平衡后，改变反应温度为T₁，c（N₂O₄）以0.00200mol•L^-1•s^-1的平均速率降低，经10s又达到平衡．计算温度T₁时反应的平衡常数K=1.28．（保留三位有效数字）．
（3）温度T₂时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向逆（填“正”或“逆”）反应方向移动．
（4）在温度和体积保持不变的条件下，能够说明该反应达到平衡状态的标志是D．
A．反应混合物各组分物质的量浓度相等
B．N₂O₄、NO₂分子数之比为1：2
C．混合气体的密度保持不变
D．单位时间内消耗1molN₂O₄的同时，就有2molNO₂消耗．

Answer 1

分析 （1）随温度的升高，混合气体的颜色变深，化学平衡向正反应方向移动，据此判断；反应速率利用公式v=$\frac{△c}{△t}$计算得到；
（2）计算T℃时两种物质的浓度，化学平衡常数利用化学平衡常数表达式计算；
（3）反应容器的容积减少一半，压强增大，根据反应前后气体体积大小判断化学平衡移动方向；
（4）化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理量也不变，以此解答．

解答 解：（1）根据图象，N₂O₄减少，NO₂增多，所以N₂O₄为反应物，NO₂为生成物，又反应消耗的浓度之比等于反应物的系数之比，方程式为N₂O₄═2NO₂，随温度的升高，混合气体的颜色变深，化学平衡向正反应方向移动，即△H＞0，0～60s时段，N₂O₄浓度变化为：0.1mol/L-0.04mol/L=0.06mol/L，v（N₂O₄）=$\frac{0.06mol/L}{60s}$=0.0010mol•L^-1•s^-1；故答案为：＞；0.0010；
（2）平衡时，c（NO₂）=0.120mol•L^-1+0.0020mol•L^-1•s^-1×10s×2=0.16mol•L^-1，c（N₂O₄）=0.040mol•L^-1-0.0020mol•L^-1•s^-1×10s=0.020mol•L^-1，K₂=$\frac{0.1{6}^{2}}{0.020}$=1.28mol/L，
故答案为：1.28；
（3）反应容器的容积减少一半，压强增大，正反应方向气体体积增大，增大压强向着气体体积减小的方向移动，故答案为：逆；
（4）A、反应混合物各组分物质的量浓度不随时间变化而变化时，达到了平衡，但是各组分的浓度不一定相等，故A错误；
B．N₂O₄、NO₂分子数之比为1：2的状态不能说明正逆反应速率相等，不一定平衡，故B错误；
C．混合气体的密度等于气体质量和体积的比值，始终是一个定值，所以密度保持不变的状态不一定是平衡状态，故C错误；
D．单位时间内消耗1molN₂O₄的同时，就有2molNO₂消耗，证明正逆反应速率是相等的，所以达到了平衡状态，故D正确．
故选D．

点评 本题考查化学平衡图象、影响平衡的因素、平衡常数化学反应速率的计算以及平衡状态的判断等，难度不大．