Question

15．（1）对反应N₂O₄（g）═2NO₂（g）△H＞0，在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图所示．T₁＜T₂（填“＞”、“＜”或“=”）；A、C两点的速率V_A＜V_C（同上）．
（2）在100℃时，将0.400mol的NO₂气体充入2L真空定容密闭容器中，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表数据：

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该反应的平衡常数K的值为2.78；
②若在相同情况下最初向该容器充入的是N₂O₄，要达到上述同样的平衡状态，N₂O₄的起始浓度是0.1mol/L．
③计算②中条件下达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为57.5；（结果保留小数点后一位）

Answer 1

分析 （1）正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中NO₂的体积分数增大；
A、C处于等温线上，压强越大反应速率越快；
（2）①60s处于平衡状态，平衡时n（N₂O₄）=0.08mol，则平衡时n（NO₂）=0.4mol-0.08mol×2=0.24mol，再根据K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$计算平衡常数；
②该容器只充入的是N₂O₄气体，恒温恒容下，要达到上述同样的平衡状态，为等效平衡，按化学计量数转化应得到0.4mol的NO₂，据此计算N₂O₄的起始浓度；
③题②的条件下达到平衡与原平衡为等效平衡，混合气体的平均相对分子质量相同，由表中数据可知，原反应在60s达平衡，根据差量法计算平衡时混合气体的总的物质的量，根据平均分子量=$\frac{气体总质量}{气体总物质的量}$计算．

解答 解：（1）正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中NO₂的体积分数增大，故温度T₁＜T₂，
A、C两点都在等温线上，C的压强大，则A、C两点的反应速率：A＜C，
故答案为：＜；＜；
（2）①60s处于平衡状态，平衡时n（N₂O₄）=0.08mol，则平衡时n（NO₂）=0.4mol-0.08mol×2=0.24mol，故答案为K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{\frac{0.08}{2}}{（\frac{0.24}{2}）^{2}}$=2.78，
故答案为：2.78；
②该容器只充入的是N₂O₄气体，恒温恒容下，要达到上述同样的平衡状态，为等效平衡，按化学计量数转化应得到0.4mol的NO₂，故起始充入的N₂O₄气体物质的量为0.4mol×$\frac{1}{2}$=0.2mol，N₂O₄的起始浓度是 $\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol•L^-1，
故答案为：0.1；
③题②的条件下达到平衡与原平衡为等效平衡，混合气体的平均相对分子质量相同，由表中数据可知，原反应在60s达平衡，平衡时N₂O₄为0.08mol，则：
2NO₂?N₂O₄ 物质的量减少△n
1                1
0.08mol          0.08mol
故反应后混合气体的总的物质的量为0.4mol-0.08mol=0.32mol，
混合气体平均相对分子质量为$\frac{0.4×46}{0.32}$=57.5
故答案为：57.5．

点评 本题考查化学平衡图象、化学平衡计算与影响因素与、化学平衡常数等，题目较为综合，难度中等，（2）中②注意等效平衡的利用．