Question

氮可形成多种氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等，NO₂和N₂O₄可以相互转化．
（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抽空的密闭容器中，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______．
②100℃时，反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常数K的值为______．
③若在相同情况下最初向该容器充入的是N₂O₄气体，要达到上述同样的平衡状态，N₂O₄的起始浓度是______mol/L．
④计算③中条件下达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为______．（结果保留小数点后一位）

Answer 1

解：（1）N₂O₄（g）═2NO₂（g）△H=+57kJ?mol^-1，该反应为吸热反应，升高温度，化学平衡正向移动，NO₂的体积分数增大，所以T₁＜T₂；增大压强，化学平衡逆向移动，NO₂的体积分数减小，所以P₁＜P₂，压强越大反应速率越大，所以v_A＜v_C，
故答案为：＜；＜；
（2）①从反应开始直至20s时，四氧化二氮的平均反应速率v===0.00125mol/（L?s），二氧化氮的平均反应速率为四氧化二氮的平均反应速率的2倍，即为0.0025mol?（L?s）^-1，故答案为：0.0025mol?L^-1?s^-1；
②在60s时，反应已达平衡状态，所以n₃=n₄，当四氧化二氮的浓度为=0.04mol/L时，二氧化氮的浓度是：-0.04mol/L×2=0.12mol/L，反应的平衡常数K==2.78，
故答案为：2.78；
③若在相同情况下最初向该容器充入的是N₂O₄气体，要达到上述同样的平衡状态，N₂O₄的起始浓度是c，则
N₂O₄ ?2NO₂
起始浓度（mol?L^-1） c 0
转化浓度（mol?L^-1） c-0.04 0.12
平衡浓度（mol?L^-1）　 0.04 0.12
所以=0.5，解得c=0.10，故答案为：0.10
④根据题意可知：
N₂O₄ ?2NO₂
起始浓度（mol?L^-1） 0.10 0
转化浓度（mol?L^-1） 0.06 0.12
平衡浓度（mol?L^-1）　 0.04 0.12
根据公式平均分子量===57.5g/mol，
答：达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为57.5．
分析：（1）N₂O₄（g）═2NO₂（g）△H=+57kJ?mol^-1，该反应为吸热反应，升高温度，化学平衡正向移动，NO₂的体积分数增大；增大压强，化学平衡逆向移动，NO₂的体积分数减小，压强越大反应速率越大；
（2））①根据公式反应速率v=来计算；
②反应2NO₂?N₂O₄的平衡常数K=；
③根据各组分的浓度变化量之比等于系数值比来计算；
④根据公式平均分子量=，结合平衡时各组分的量来计算．
点评：本题涉及知识点较多，化学平衡常数的计算、外界条件对化学平衡的影响是学习重点也是学习难点，更是考查热点，难度较大．