Question

11．在80℃时，将0.40mol的N₂O₄气体充入1L固定容积的密闭容器中发生反应：N₂O₄?2NO₂（△H＞0），每隔一段时间对容器内的物质进行测定，得到如下数据：

时间（s）	0	4	8	12	16	20
n（N2O4）（mol）	0.40	a	0.20	c	d	e
n（NO2）（mol）	0.00	0.24	b	0.52	0.60	0.60

（1）在4s-8s之间，用N₂O₄表示的平均反应速率为0.02mol•L^-1•s^-1．
（2）在80℃时该反应的平衡常数K=3.6mol/L．
（3）要增大该反应的平衡常数，可采取的措施有④（填序号）．
①增大N₂O₄的起始浓度            ②向混合气体中通入NO₂
③使用高效催化剂                ④升高温度
（4）反应进行至20s后若降低温度，混合气体的颜色变浅（填“变浅”、“变深”或“不变”）．
（5）反应进行至20s后若向容器中再充入0.40mol的N₂O₄气体，则达到新平衡后N₂O₄的转化率将减小（选填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）生成0.24molNO₂，消耗N₂O₄为0.12mol，则a=0.40-0.12=0.28mol，所以20s-40s之间，消耗N₂O₄为0.28mol-0.20mol=0.08mol，以此计算反应速率；
（2）由表格中的数据可知，平衡时，c（NO₂）=$\frac{0.6mol}{1L}$=0.6mol/L，c（N₂O₄）=0.4mol/L-0.3mol/L=0.1mol/L，结合K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比来解答；
（3）该反应为吸热反应，平衡常数只受温度影响，要增大该反应的K值，应改变温度使平衡向正反应方向移动，①②均使K减小，③使K不变，该反应为吸热反应，④升高温度平衡正向移动，K增大；
（4）降低温度，平衡向放热方向移动，该反应正反应为吸热反应，降低温度，平衡向逆反应方向移动；
（5）20s后若向容器中再充入0.40mol的N₂O₄气体，因容器的体积不变，相当于加压，化学平衡逆向移动．

解答 解：（1）生成0.24molNO₂，N₂O₄?2NO₂，消耗N₂O₄为0.12mol，则a=0.40-0.12=0.28mol，所以4s-8s之间，消耗N₂O₄为0.28mol-0.20mol=0.08mol，则4s-8s之间，用N₂O₄表示的平均反应速率为V=$\frac{△C}{t}$=$\frac{0.08mol/L}{4s}$=0.02 mol•L^-1•s^-1，
故答案为：0.02mol•L^-1•s^-1；
（2）由表格中的数据可知，平衡时，c（NO₂）=$\frac{0.6mol}{1L}$=0.6mol/L，△n（NO₂）=0.6mol，所以△n（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$△n（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.6mol=0.3mol，故e=0.4mol-0.3mol=0.1mol，c（N₂O₄）=0.4mol/L-0.3mol/L=0.1mol/L，K=$\frac{（0.6mol/L）^{2}}{0.1mol/L}$=3.6mol/L，
故答案为：3.6mol/L；
（3）①增大N₂O₄的起始浓度，达到平衡时，压强增大，与原平衡相比，平衡逆移，K减小，故①错误；
②向混合气体中通入NO₂，达到平衡时，压强增大，与原平衡相比，平衡逆移，K减小，故②错误；
③使用高效催化剂，平衡不移动，K不变，故③错误；
④N₂O₄?2NO₂（△H＞0），该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，K增大，故④正确；
故答案为：④；
（4）N₂O₄?2NO₂（△H＞0），△H＞0为吸热反应，四氧化二氮为无色气体，二氧化氮为红棕色气体，若降低温度，平衡逆向移动，二氧化氮的浓度减小，颜色变浅，
故答案为：变浅；
（5）反应进行至20s后，若向容器中再充入0.40mol的N₂O₄气体，因容器的体积不变，相当于加压，化学平衡逆向移动，则达到新平衡后N₂O₄的转化率将减小，
故答案为：减小．

点评 本题考查化学反应速率、化学平衡的计算及影响化学平衡的因素，明确表格中的数据并判断平衡状态是解答的关键，题目难度中等．