题目内容

5.向2L的密闭容器中充入7.6mol NO和3.8mol O2,发生如下反应:
①2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ②2NO2(g)?N2O4(g)
测得NO2和N2O4的浓度变化如图所示,0~10min维持容器温度为T1℃,10min后升高并维持容器的温度为T2℃.
(1)计算前5min N2O4反应的平均速率.
(2)计算T1℃时反应②的化学平衡常数.
(3)若起始时向该容器中充入3.6mol NO2和2.0mol N2O4,判断T1℃时反应②进行的方向,并计算达到平衡时N2O4的物质的量.

分析 (1)从图可知5min时N2O4浓度为0.9mol/L,由v=$\frac{△c}{△t}$计算反应速率;
(2)根据化学平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积之比计算;
(3)起始时向该容器中充入3.6mol NO2和2.0mol N2O4,计算此时的Qc与K比较可得反应进行的方向,设反应转化的四氧化二氮为x,根据相同温度下,K不变,列式计算.

解答 解:(1)从图可知5min时N2O4浓度为0.9mol/L,则前5min反应的平均速率v(N2O4)=$\frac{0.9mol/L}{5min}$=0.18mol/(L•min);
答:前5min N2O4反应的平均速率0.18mol/(L•min);
(2)T1℃时反应②2NO2(g)?N2O4(g)的在5min达到平衡,此时N2O4浓度为0.9mol/L,NO2浓度为1.5mol/L,则化学平衡常数K=$\frac{{c}^{\;}({N}_{2}{O}_{4})}{{c}^{2}(N{O}_{2})}$=$\frac{0.9}{1.{5}^{2}}$=0.4;
答:T1℃时反应②的化学平衡常数为0.4;
(3)起始时向该容器中充入3.6mol NO2和2.0mol N2O4,此时Qc=$\frac{2.0mol÷2L}{(3.6÷2L)^{2}}$=0.31<K,反应正向进行;
设转化四氧化二氮为x,列三段式:
        2NO2(g)?N2O4(g)
c始:1.8               1.0
c转:2x                 x
c平:1.8-2x          1.0+x
相同温度下,K不变,则$\frac{1+x}{(1.8-2x)^{2}}$═0.4,得x=0.1,
则平衡时N2O4的物质的量为(1+0.1)mol/L×2L=2.2mol;
答:若起始时向该容器中充入3.6mol NO2和2.0mol N2O4,T1℃时反应②向着正方向进行;达到平衡时N2O4的物质的量2.2mol.

点评 本题考查学生化学反应速率和化学平衡的有关计算知识,属于综合知识的考查,注意知识的归纳和整理是关键,难度不大.

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