Question

19．一定温度下，2L密闭容器中充入0.40mol N₂O₄，发生反应：N₂O₄（g）?2NO₂（g），一段时间后达到平衡，测得数据如下：

时间/s	20	40	60	80	100
c（NO2 ）/（mol/L）	0.12	0.20	0.26	0.30	0.30

请回答：
（1）20s内，v（NO₂）=0.006mol•L^-1•s^-1．
（2）升高温度时，气体颜色加深，则正反应是吸热（填“放热”或“吸热”）反应．
（3）该温度下反应的化学平衡常数数值为1.8．
（4）相同温度下，若开始时向该容器中充入的是0.20molN₂O₄和0.40molNO₂，则达到平衡后，c（NO₂）=0.30mol/L．

Answer 1

分析 （1）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算出20s内用二氧化氮表示的平均反应速率v（NO₂）；
（2）只有二氧化氮有色气体，N₂O₄为无色，升温后平衡向着生成二氧化氮的方向移动，结合温度对化学平衡的影响分析；
（3）根据表中数据可知80s开始已经达到平衡状态，利用三段式列式计算出平衡时二者的浓度，然后利用平衡常数的表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$计算；
（4）相同温度下，若开始时向该容器中充入的是0.20molN₂O₄和0.40molNO₂，相当于加入了0.40mol N₂O₄，两个平衡互为等效平衡，则两个反应达到平衡时中二氧化氮的浓度相等．

解答 解：（1）20s时NO₂的浓度为0.12mol/L，则20s内用二氧化氮表示的平均反应速率v（NO₂）=$\frac{0.12mol/L}{20s}$=0.006mol•L^-1•s^-1，
故答案为：0.006；
（2）升高温度时，气体颜色加深，说明升温后平衡向着正向移动，则正反应为吸热反应，
故答案为：吸热；
（3）根据表中数据可知，80s后二氧化氮的浓度不再变化，则80s开始已经达到平衡状态，初始时N₂O₄的浓度为：c（N₂O₄）=$\frac{0.40mol}{2L}$=0.20mol/L，
        N₂O₄（g）?2NO₂（g）
开始0.20mol/L         0
转化 0.15mol/L    0.30mol/L
平衡 0.05mol/L    0.3mol/L          
该反应在该温度下的平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0.3{0}^{2}}{0.05}$=1.8，
故答案为：1.8；
（4）容器容积不变，在相同温度下，若开始时向该容器中充入的是0.20molN₂O₄和0.40molNO₂，相当于加入了0.40mol N₂O₄，与原平衡互为等效平衡，所以达到平衡时二氧化氮浓度与原平衡时二氧化氮的浓度相等，都是0.30mol/L，
故答案为：0.30 mol/L．

点评 本题考查了化学平衡的计算，题目难度中等，涉及化学反应速计算、反应热判断、化学平衡常数的计算、等效平衡等知识，明确三段式在化学平衡计算中的应用方法为解答关键，注意掌握相关概念及表达式，试题培养了学生的化学计算能力．