Question

12．一定条件下，在2L密闭容器内，反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-180kJ/mol，n（NO₂）随时间变化如下表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
n（NO2）（mol）	0.040	0.020	0.010	0.005	0.005	0.005

（1）用NO₂表示0～2s内该反应的平均速度v=0.0075mol/（L．s）．在第5s时，NO₂的转化率为87.5%．根据上表可以看出，随着反应进行，反应速率逐渐减小，其原因是随着反应的进行，二氧化氮的物质的量浓度减小；
（2）上述反应在第3s后达到平衡，能说明该反应已达到平衡状态的是bc；
a．单位时间内，消耗2molNO₂的同时生成1mol的N₂O₄
b．容器内压强保持不变
c．v逆（NO₂）=2v正（N₂O₄）
d．容器内密度保持不变
（3）在2s内，该反应放出（“吸收”或“放出”）2.7kJ热量．

Answer 1

分析 （1）用NO₂表示0～2s内该反应的平均速度v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.040-0.010}{2}}{2}$mol/（L．s）；第3s时该反应已经达到平衡状态，达到平衡状态时参加反应的n（NO₂）=（0.040-0.005）mol=0.035mol，NO₂的转化率=$\frac{0.035mol}{0.040mol}×100%$；
反应速率与物质的量浓度成正比；
（2）第3s后二氧化氮物质的量不变，说明该反应达到平衡状态；
可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量不变、物质的量浓度不变、百分含量不变以及由此引起的一系列物理量不变；
（3）该反应的正反应是放热反应，所以二氧化氮转化为四氧化二氮时放出热量，根据二氧化氮和反应热之间的关系式计算放出热量．

解答 解：（1）用NO₂表示0～2s内该反应的平均速度v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.040-0.010}{2}}{2}$mol/（L．s）=0.0075mol/（L．s）；第3s时该反应已经达到平衡状态，达到平衡状态时参加反应的n（NO₂）=（0.040-0.005）mol=0.035mol，NO₂的转化率=$\frac{0.035mol}{0.040mol}×100%$=87.5%；
反应速率与物质的量浓度成正比，随着反应的进行，二氧化氮的物质的量浓度减小，反应速率降低，
故答案为：0.0075mol/（L．s）；87.5%；随着反应的进行，二氧化氮的物质的量浓度减小；
（2）第3s后二氧化氮物质的量不变，说明该反应达到平衡状态；
a．单位时间内，无论反应是否达到平衡状态，都存在消耗2molNO₂的同时生成1mol的N₂O₄，不能据此判断平衡状态，故错误；
b．反应前后气体体积改变，所以当容器内压强保持不变，正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故正确；
c．当v逆（NO₂）=2v正（N₂O₄）=v正（NO₂），该反应达到平衡状态，故正确；
d．无论反应是否达到平衡状态，容器内密度始终保持不变，不能据此判断平衡状态，故错误；
故选bc；
（3）该反应的正反应是放热反应，所以二氧化氮转化为四氧化二氮时放出热量，参加反应的二氧化氮0.030mol，放出的热量=$\frac{0.030mol}{2mol}×180kJ$=2.7kJ，
故答案为：2.7kJ．

点评 本题考查化学平衡计算，为高频考点，涉及平衡状态判断、反应热的计算、转化率计算等，注意（2）中只有反应前后改变的物理量才能作为平衡状态判断依据，易错选项是d．