Question

15．在100℃时，将0.100mol的四氧化二氨气体充入1L恒容抽空的密闭容器中，隔一定时间对该容器内的物质浓度进行分析得到表数据：

时间（s）	0	20	40	60	80
c（N2O4）/mol•L-1	0.100	c1	0.050	0.040	0.040
c（NO2）/mol•L-1	0.000	0.060	c2	0.120	0.120

（1）该反应的平衡常数表达式为$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；从表中数据分析：c₁＜c₂；（填“＞”“＜”或“=”）．
（2）在图中画出并标明此反应中N₂O₄和NO₂的浓度随时间变化的曲线．
（3）在上述条件下，从反应开始至达到化学平衡时，四氧化二氮的平均反应速率为0.001mol•L^-1•s^-1．
（4）随温度升高，混合气体的颜色变深，反应的△H＞0（填“大于”“小于”）
（5）达平衡后下列条件的改变可使NO₂气体浓度增大的是B．
A．增大容器的容积B．再充入一定量的N₂O₄C．分离出一定量的NO₂D．再充入一定量的He
（6）若起始时充入NO₂气体0.080mol，N₂O₄气体0.010mol，通过计算判断反应进行的方向．

Answer 1

分析 （1）平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积，根据方程式计算c₂、c₁，据此解答；60s后反应达平衡，反应混合物各组分的浓度不变；
（2）依据起始浓度，平衡浓度和图表中的浓度，描点画出变化图象；
（3）由表可知，60s时反应达平衡，根据方程式计算△c（N₂O₄），依据化学反应速率V=$\frac{△c}{△t}$计算得到；
（4）N₂O₄（g）?2NO₂（g），随温度升高，混合气体的颜色变深说明平衡正向进行；
（5）达平衡后下列条件的改变可使NO₂气体浓度增大的是平衡正向进行；
（6）依据图表数据计算平衡常数，若起始时充入NO₂气体0.080mol，N₂O₄气体0.010mol，计算此时浓度商和平衡常数比较平衡平衡进行的方向．

解答 解：（1）N₂O₄（g）?2NO₂（g），反应的平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
20s时c（NO₂）=0.060mol/L 
                 N₂O₄?2 NO₂，
浓度变化     0.030mol   0.060mol/L
c₁=0.10mol/L-0.03mol/L=0.070mol/L；
由表可知，40s时，c（N₂O₄）=0.050mol/L，
                        N₂O₄?2 NO₂，
浓度变化：（0.1-0.05）mol/L     0.10mol/L
所以c₂=0.10mol/L
所以c₂＞c₁，故答案为：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；＜；
（2）依据图表中物质的浓度在坐标系中描点画出变化图象，平衡状态（NO₂）=0.120mol/L，c（N₂O₄）=0.10mol/L-0.060mol/L=0.04mol/L，得到的图象为：
，
故答案为：；
（3）由表可知，60s时反应达平衡，c（NO₂）=0.120mol/L，
             N₂O₄?2 NO₂，
浓度变化：0.06mol/L     0.120mol/L

V（N₂O₄）=$\frac{0.060mol/L}{69s}$=0.001mol/（L•s）；
故答案为：0.001；
（4）N₂O₄（g）?2NO₂（g），随温度升高，混合气体的颜色变深说明平衡正向进行，正反应为吸热反应，△H＞0，
故答案为：＞；
（5）N₂O₄?2 NO₂，
A．增大容器的容积，压强减小平衡正向进行，但体积增大为主，二氧化氮浓度减小，故A错误；
B．再充入一定量的N₂O₄，平衡正向进行二氧化氮难度增大，故B正确；
C．分离出一定量的NO₂ ，平衡正向进行，二氧化氮难度减小，故C错误；
D．再充入一定量的He，总压增大，分压不变，平衡不变，二氧化氮浓度不变，故D错误；
故答案为：B；
（6）依据平衡浓度计算平衡常数，
                          N₂O₄?2 NO₂，
起始量（mol/L） 0.10          0
变化量（mol/L） 0.06       0.12
平衡量（mol/L）  0.04       0.12
K=$\frac{0.1{2}^{2}}{0.04}$=0.36，
若起始时充入NO₂气体0.080mol，N₂O₄气体0.010mol，Qc=$\frac{0.0{8}^{2}}{0.01}$=0.64＞K=0.36，平衡逆向进行，
答：计算判断反应进行的方向是逆向进行．

点评 本题考查化学平衡的有关计算、化学平衡的影响因素与平衡图象分析，平衡常数计算应用，注意基础知识的积累掌握，题目难度中等．