Question

在100℃时，将0.200mol的四氧化二氮气体充入2L真空的密闭容器中，每隔一定的时间对该容器内的物质进行分析，得到如下表格：?

时间s 浓度mol/L	0	20	40	60	80	100
c（N2O4）	0.100	c1	0.050	c3	a	b
c（NO2）	0.000	0.060	c2	0.120	0.120	0.120

试填空：?
（1）该反应达到平衡时，四氧化二氮的转化率为

 

%，表中c₂

 

c₃、a

 

b（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）20s时四氧化二氮的浓度c₁=

 

mol/L，在0s～20s时间段内，四氧化二氮的平均反应速率为

 

mol/（L?s）．
（3）100℃时，该反应的平衡常数K=

 

（4）若在相同情况下最初向该容器充入的是二氧化氮气体，要达到上述同样的平衡状态，二氧化氮的起始浓度是

 

mol/L．

Answer 1

考点：化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）由表可知，60s时c（NO₂）不再变化，反应达到平衡，根据方程式计算△c（N₂O₄），根据转化率计算平衡时N₂O₄的转化率，60s后反应达平衡，反应混合物各组分的浓度不变；
（2）由△c（NO₂），根据方程式计算△c（N₂O₄），20s的四氧化二氮的浓度=起始浓度-△c（N₂O₄）；根据v=

△c

△t

计算v（N₂O₄）；
（3）根据60S时，反应达到平衡状态，根据平衡常数k=

c2(NO2)

c(N2O4)

；
（4）恒温恒容条件下，且反应前后气体的物质的量发生变化，起始向容器中充入的是二氧化氮气体，要达到相同的平衡状态，按化学计量数转化到N₂O₄一边，满足N₂O₄的浓度为0.1mol/L．

解答： 解：（1）图标数据分析可知反应的化学方程式为：N₂O₄?2 NO₂，
由表可知，60s时反应达平衡，c（NO₂）=0.120mol/L，
               N₂O₄?2NO₂，
浓度变化：0.06mol/L  0.120mol/L
所以平衡时N₂O₄的转化率为

0.06mol/L

0.1mol/L

×100%=60%；
40S时平衡右移，c₂＞c₃，60s时c（NO₂）不再变化，反应达到平衡，a=b
故答案为：60；＞；=；
（2）由表可知，20s时，c（NO₂ ）=0.060mol/L，所以
               N₂O₄?2NO₂，
浓度变化：0.03mol/L  0.060mol/L
所以20s的四氧化二氮的浓度c₁=0.1mol/L-0.03mol/L=0.07mol/L；
在0s～20s内四氧化二氮的平均反应速率为v（N₂O₄）=

0.03mol/L

20S

=0.0015mol?（L?s）^-1．
故答案为：0.070；0.0015；    
（3）N₂O₄?2NO₂，
起始（mol/L）  0.100   0
变化（mol/L）  0.060   0.120
平衡（mol/L） 0.040    0.120
平衡常数k=

c2(NO2)

c(N2O4)

=

(0.12mol/L)2

0.040mol/L

=0.36mol/L，
故答案为：0.36mol/L；
（4）恒温恒容条件下，且反应前后气体的物质的量发生变化，起始向容器中充入的是二氧化氮气体，要达到相同的平衡状态，按化学计量数转化到N₂O₄一边，满足N₂O₄的浓度为0.100mol/L，由N₂O₄（g）?2NO₂（g）可知，二氧化氮的初始浓度=2×0.100mol/L=0.200mol/L，
故答案为：0.200．

点评：本题考查化学反应速率、化学平衡常数、化学平衡的有关计算、等效平衡等，难度中等，注意基础知识的积累掌握．