Question

在100℃时，将0.40mol的二氧化氮气体充入2L真空的密闭容器中，每隔一段时间就对该容器内的物质进行分析，得到数据如表所示：

时间（s）	0	20	40	60	80
n（NO2）/mol	0.40	n1	0.26	n3	n4
n（N2O4）/mol	0.00	0.05	n2	0.08	0.08

（1）在上述条件下，从反应开始直至20s时，二氧化氮的平均反应速率为

 

 mol?L^-1?s^-1．
（2）n₃

 

n₄（填“＞”、“＜”或“=”），该反应的平衡常数为

 

（保留小数点后一位）．
（3）若在相同情况下，最初向该容器中充入的是四氧化二氮气体，要达到上述同样的平衡状态，四氧化二氮的起始浓度是

 

 mol?L^-1，假设在80s时达到平衡，请在如图中画出并标明该条件下此反应中N₂O₄和NO₂的浓度随时间变化的曲线．
（4）达到平衡后，如升高温度，气体颜色会变深，则升高温度后，反应2NO₂（g）??Ν₂O₄（g）的平衡常数将

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（5）达到平衡后，如向该密闭容器中再充入0.32mol氦气，并把容器体积扩大为4L，则平衡将

 

（填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”）．

Answer 1

分析：（1）根据反应速率表达式v=

△c

△t

计算出从反应开始直至20s时，二氧化氮的平均反应速率；
（2）根据表中的数据可以判断60s时已经达到了平衡状态，据此进行判断n₃和n₄的大小；根据平衡常数的表达式及各组分的浓度计算出该反应的平衡常数；
（3）根据等效平衡，按照计算出将二氧化氮完全转化成四氧化二氮即可；根据二氧化氮和四氧化二氮及达到平衡时的浓度画出反应中N₂O₄和NO₂的浓度随时间变化的曲线；
（4）根据升高温度，气体颜色会变深分析平衡移动方向及平衡常数的变化；
（5）根据稀有气体不影响各组分的浓度，容器容积增大，反应体系的仪器减小判断．

解答：解：（1）从反应开始直至20s时，生成的四氧化二氮的物质的量为0.05mol，根据反应：2NO₂?N₂O₄，消耗的二氧化氮物质的量为：0.1mol，二氧化氮的反应速率为：v（NO₂）

0.01mol 2L

20s

=0.0025mol?L^-1?s^-1，
故答案为：0.0025；
（2）根据表中的数据可知，60s时反应达到了平衡状态，60s和80s时二氧化氮的物质的量相等，即n₃=n₄，
达到平衡状态时，n（N₂O₄）=0.08mol，n（NO₂）=0.4mol-0.08mol×2=0.24mol，二者浓度分别为：c（N₂O₄）=

0.08mol

2L

=0.04mol/L，c（NO₂）=

0.24mol

2L

=0.12mol/L，该该反应在该温度下的平衡常数为：

0.04

0.122

≈2.8，
故答案为：=；2.8；
（3）若在相同情况下，最初向该容器中充入的是四氧化二氮气体，要达到上述同样的平衡状态，说明两个反应为等效平衡，根据反应方程式，需要四氧化二氮的物质的量为：0.40mol×

1

2

=0.20mol，c（N₂O₄）=

0.20mol

2L

=0.10mol/L，
反应开始时，c（N₂O₄）=0.10mol/L，c（NO₂）=0，之后二氧化氮浓度逐渐增加，四氧化二氮浓度逐渐减小，
达到平衡时，根据（2）可知，c（N₂O₄）=0.04mol/L，c（NO₂）=0.12mol/L，据此画出反应中N₂O₄和NO₂的浓度随时间变化的曲线为：

故答案为：0.10；；
（4）由于升高温度，气体颜色会变深，说明化学平衡向着逆向移动，二氧化氮浓度增大，四氧化二氮浓度减小，所以平衡常数减小，
故答案为：减小；
（5）达到平衡后，如向该密闭容器中再充入0.32mol氦气，稀有气体不影响各组分的浓度，由于把容器体积扩大为4L，反应体系的压强减小，平衡向着体积增大的方向移动，即向左移动，
故答案为：向左移动．

点评：本题考查了化学反应速率与化学计量数的关系、化学平衡的影响因素、化学平衡常数的计算等知识，题目难度中等，涉及的知识点较多，充分考查了学生对所学知识的掌握情况及灵活应用能力．