Question

18．80℃时，将0.40mol的N₂O₄气体充入2L已经抽空的固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：

时间（s） n（mol）	0	20	40	60	80	100
n（N2O4）	0.40	a	0.20	c	d	e
n（NO2）	0.00	0.24	b	0.52	0.60	0.60

（1）计算20～40s 内用N₂O₄表示的平均反应速率为0.002 mol•L^-1•s^-1．
（2）计算在80℃时该反应的平衡常数K=1.8．
（3）反应进行至100s 后将反应混合物的温度降低，混合气体的颜色变浅（填“变浅”、“变深”或“不变”）．
（4）要增大该反应的K值，可采取的措施有D（填序号）．
A．增大N₂O₄ 起始浓度
B．向混合气体中通入NO₂
C．使用高效催化剂
D．升高温度．

Answer 1

分析 （1）由20s时二氧化氮物质的量计算20s反应的四氧化二氮的物质的量，进而计算20s容器内四氧化二氮的物质的量，再计算20s～40s参加反应的四氧化二氮的物质的量，根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算v（N₂O₄）；
（2）由表中数据可知，80s时反应达平衡状态，计算出平衡时反应混合物各组分的物质的量，进而计算平衡时各组分的浓度，代入平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$计算；
（3）正反应为吸热反应，温度降低，平衡向逆反应方向移动，二氧化氮的浓度降低；
（4）平衡常数只受温度影响，增大该反应的K值，应改变温度使平衡向正反应方向移动．

解答 解：（1）20s时△n（NO₂）=0.24mol，故△n（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$△n（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.24mol=0.12mol，所以a=0.4mol-0.12mol=0.28mol，故20s～40s参加反应的四氧化二氮的物质的量为0.28mol-0.2mol=0.08mol，所以20s-40s内用N₂O₄表示的平均反应速率为：$\frac{\frac{0.08mol}{2L}}{40s-20s}$=0.002mol/（L•s），
故答案为：0.002；
（2）由表中数据可知80s时，反应达平衡状态，80s时△n（NO₂）=0.6mol，所以△n（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$△n（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.6mol=0.3mol，故d=0.4mol-0.3mol=0.1mol，故c（N₂O₄）=$\frac{0.1mol}{2L}$=0.05mol/L，c（NO₂）=$\frac{0.6mol}{2L}$=0.3mol/L，所以该温度下平衡常数为：K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0．{3}^{2}}{0.05}$=1.8，
故答案为：1.8；
（3）正反应为吸热反应，温度降低，平衡向逆反应方向移动，二氧化氮的浓度降低，混合气体的颜色变浅，
故答案为：变浅；
（4）平衡常数只受温度影响，增大该反应的K值，应改变温度使平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，应升高温度，故D正确，
故答案为：D．

点评 本题考查化学平衡的计算，题目难度中等，涉及化学反应速率、化学平衡常数、化学平衡移、平衡图象等知识，明确化学平衡及其影响为解答关键，注意掌握化学反应速率、化学平衡常数的概念及表达式，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．