Question

物質（t-BuNO）₂在正庚烷溶劑中發生如下反應：（t-BuNO）₂  2（t-BuNO）．
（1）當（t-BuNO）₂的起始濃度（c）為0.50mol?L^-1時，實驗測得20℃時的平衡轉化率（α）是65%．列式計算20℃時上述反應的平衡常數K=______．
（2）一定溫度下，隨著（t-BuNO）₂的起始濃度增大，其平衡轉化率______（填“增大”、“不變”或“減小”）．
已知20℃時該反應在CCl₄溶劑中的平衡常數為1.9，若將反應溶劑正庚烷改成CCl₄，并保持（t-BuNO）₂起始濃度相同，則它在CCl₄溶劑中的平衡轉化率______（填“大于”、“等于”或“小于”）其在正庚烷溶劑中的平衡轉化率．
（3）實驗測得該反應的△H=50.5kJ?mol^-1，活化能E_a=90.4kJ?mol^-1．下列能量關系圖合理的是______．

（4）該反應的△S______0（填“＞”、“＜”或“=”）．在______（填“較高”或“較低”）溫度下有利于該反應自發進行．
（5）隨著該反應的進行，溶液的顏色不斷變化，分析溶液顏色與反應物（或生成物）濃度的關系（即比色分析），可以確定該化學反應的速率．用于比色分析的儀器是______．
A．pH計B．元素分析儀 C．分光光度計  D．原子吸收光譜儀
（6）通過比色分析得到30℃時（t-BuNO）₂濃度隨時間的變化關系如圖所示，請在同一圖中繪出t-BuNO濃度隨時間的變化曲線．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據化學平衡和物質的轉化率，利用三段法計算各物質平衡時的濃度，再利用平衡常數的計算式來解答；
（2）由溫度不變，則平衡常數不變，利用平衡常數分析起始濃度與轉化率的關系；
（3）該反應的△H=50.5kJ?mol^-1，則該反應為吸熱反應，活化能E_a=90.4kJ?mol^-1，活化能是反應物分子變為活化分子所需要的能量，再結合圖象來分析；
（4）由反應來分析△S，再利用△H-T△S＜0來分析有利于該反應自發進行需要的溫度；
（5）根據溶液顏色與反應物（或生成物）濃度的關系（即比色分析）來分析選用的儀器；
（6）由30℃時濃度隨時間的變化關系圖，找出不同時間（t-BuNO）₂的濃度，再計算t-BuNO濃度，描點連線即得t-BuNO濃度隨時間的變化曲線．
解答：解：（1）當（t-BuNO）₂的起始濃度（c）為0.50mol?L^-1時，實驗測得20℃時的平衡轉化率（α）是65%，
則（t-BuNO）₂  2（t-BuNO）
開始 0.5                  0
轉化0.5×65%              0.5×65%×2
平衡0.5×（1-65%）        0.5×65%×2
 K==2.4（mol/L），故答案為：2.4mol/L；
（2）由三段法計算可知，K=，溫度不變，則K不變，則增大（t-BuNO）₂的起始濃度為保證K不變，則轉化率a應減小，20℃時該反應在CCl₄溶劑中的平衡常數為1.9＜2.4，保持（t-BuNO）₂起始濃度相同時，由K=，則轉化率a應小于其在正庚烷溶劑中的平衡轉化率，故答案為：減小；小于；
（3）由反應的△H=50.5kJ?mol^-1，則該反應為吸熱反應，則反應物的總能量應小于生成物的總能量，故BC錯誤；
再由△H=50.5kJ?mol^-1，活化能E_a=90.4kJ?mol^-1，則反應熱的數值大于活化能的數值的一半，故D正確，故答案為：D；
（4）由反應可知，1mol反應物參加反應時生成2mol生成物，則△S＞0，再由△H-T△S＜0有利于該反應自發進行，
△H＞0，則在較高溫度下該反應能自發進行，故答案為：＞；較高；
（5）由利用溶液顏色與反應物（或生成物）濃度的關系，可以確定該化學反應的速率，給出的儀器中只有分光光度計可進行比色分析，
故答案為：C；
（6）根據30℃時濃度隨時間的變化關系圖，找出不同時間（t-BuNO）₂的濃度，再計算BuNO濃度，描點連線即得t-BuNO濃度隨時間的變化曲線，如0min時，（t-BuNO）₂的濃度0.05mol/L，t-BuNO濃度為0；0.5min時，（t-BuNO）₂的濃度0.04mol/L，t-BuNO濃度為0.02mol/L；依次計算描點連線，故答案為：
點評：本題考查學生利用化學平衡常數及化學平衡的三段法計算來分析解答，考查知識點較集中，注重對學生基礎知識和技能的考查，并訓練學生分析圖象、畫圖象的能力．