题目内容

【题目】80 ℃时,将0.4 mol的四氧化二氮气体充入2 L已抽空的固定容积的密闭容器中,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

c(mol·L-1)

0

20

40

60

80

100

c(N2O4)

0.20

a

0.10

c

d

e

c(NO2)

0.00

0.12

b

0.22

0.22

0.22

反应进行至100 s后将反应混合物的温度降低,发现气体的颜色变浅。

(1)该反应的化学方程式为______________________________________________。

(2)表中b=______,c______d(填“<”“=”或“>”)。

(3)20 s时,N2O4的浓度为______mol·L-1,0~20 s内N2O4的平均反应速率为________。

(4)该反应的平衡常数表达式K=_____,在80 ℃时该反应的平衡常数K值为________。

(5)在其他条件相同时,该反应的K值越大,表明建立平衡时________。

A.N2O4的转化率越高 B.NO2的产量越大

C.N2O4与NO2的浓度之比越大 D.正反应进行的程度越大

E.所耗时间越少 F.容器内气体压强越大

【答案】N2O42NO2 b=0.2mol/L = 0.14 0.003mol·L-1·s-1 K= 0.54 ABDF

【解析】

(1)依据图表数据分析,反应物和生成物分析判断;

(2)40s时N2O4的变化浓度为0.10molL-1,则NO2的变化浓度为0.20molL-1;60s后反应达到平衡状态,反应物或生成物的量不再随时间的变化而变化;

(3)化学平衡的三段式列式计算,结合化学反应速率概念计算0~20s内N2O4的平均反应速率;

(4)依据化学方程式和平衡常数概念写出平衡常数表达式,依据80°C平衡状态下结合三段式列式计算平衡浓度计算平衡常数;

(5)根据平衡常数的定义可知,K值越大,生成物浓度越大,反应物浓度越小,则反应正向进行的程度越大,据此答题。

(1)将0.4mol的四氧化二氮气体充入2L已抽空的固定容积的密闭容器中,反应的化学方程式为N2O42NO2;

(2)40s时N2O4的变化浓度为0.10molL-1,则NO2的变化浓度为0.20molL-1,则b的值为0.20molL-1;60s后反应达到平衡状态,反应物或生成物的量不再随时间的变化而变化,即c=d;

(3)进行到20S;

N2O4 2NO2

起始量(mol) 0.4 0

变化量(mol) 0.12 0.24

20S末(mol) 0.28 0.24

20s时,N2O4的浓度==0.14mol/L;0~20s内N2O4的平均反应速率==0.003mol·L-1·s-1;

(4)N2O42NO2,平衡常数K=;

80°C平衡状态就是反应达到60S时的状态,平衡浓度c(NO2)=0.22mol/L,c(N2O4)=0.09mol/L;平衡常数K===0.54;

(5)根据平衡常数的定义可知,K值越大,生成物浓度越大,反应物浓度越小,则反应正向进行的程度越大;

A.反应正向进行,K值越大,N2O4的转化率越高,故A正确;

B.反应正向进行,K值越大,NO2的产量越大,故B正确;

C.K值越大,生成物浓度越大,反应物浓度越小,N2O4与NO2的浓度之比越小,故C错误;

D.K值越大,生成物浓度越大,反应物浓度越小,则反应正向进行的程度越大,故D正确;

E.平衡常数与达到平衡所消耗的时间无必然联系,故E错误;

F.恒温恒容条件下,容器内气体压强越大,说明生成的NO2的产量越大,则K值越大,故F正确;

故答案为ABDF。

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