Question

6．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：

	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）该反应的化学方程式为N₂O₄?2 NO₂，
达到平衡时，四氧化二氮的转化率为60%，表中c₂＞c₃、a=b（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）20s时四氧化二氮的浓度c₁=0.07mol/L，40s时二氧化氮的浓度c₂=0.1mol/L，在0s～20s时间段内，二氧化氮的平均反应速率为v（NO₂）=0.003mol/（L•s），四氧化二氮的平均反应速率为v（N₂O₄）=0.0015mol/（L•s）
（3）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0.2mol/L．

Answer 1

分析 （1）由表可知，60s时反应达平衡，根据方程式计算△c（N₂O₄），根据转化率计算平衡时N₂O₄的转化率；40s没有达到平衡，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=$\frac{△c}{△t}$计算v（N₂O₄），速率之比等于化学计量数之比；
（3）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）图中数据可知，c（N₂O₄）减小，c（NO₂）增多，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?2 NO₂，
开始浓度  0.1          0
浓度变化：0.06mol/L 0.120mol/L
平衡浓度   0.04         0.12
所以平衡时N₂O₄的转化率为$\frac{0.06mol/L}{0.1mol/L}$×100%=60%；
60s达到平衡，c₂=0.5mol/L×2=0.1mol/L＞c₃=0.04mol/L=a=b，
故答案为：N₂O₄?2 NO₂；60；＞；=；
（2）由表可知，20s时，c（NO₂ ）=0.060mol/L，所以
                N₂O₄?2 NO₂，
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；
c₂=0.5mol/L×2=0.1mol/L，
在0s～20s内四氧化二氮的平均反应速率为v（N₂O₄）=$\frac{0.03mol/L}{20s}$=0.0015mol•（L•s）^-1，
由速率之比等于化学计量数之比可知，0s～20s时间段内，二氧化氮的平均反应速率为v（NO₂）=0.0015mol•（L•s）^-1×2=0.003mol•（L•s）^-1，
故答案为：0.07；0.1；0.003；0.0015；
（3）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，由N₂O₄（g）?2 NO₂（g）可知，二氧化氮的初始浓度=2×0.1mol/L=0.2mol/L，
故答案为：0.2．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握表格数据的应用、化学平衡三段法、速率及浓度计算为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意60s达到平衡时浓度不变，题目难度不大．