Question

在100℃時，將0.40mol的二氧化氮氣體充入2L抽真空的密閉容器中，每隔一定時間就對該容器內的物質進行分析，得到如下表數據：

時間（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）上述條件下，反應開始至20s時，二氧化氮的平均反應速率為______mol?L^-1?min^-1．
（2）n₃______n₄（填“＞”、“＜”或“=”），該反應的平衡常數值為______；
（3）若在相同情況下最初向該容器充入的是四氧化二氮氣體，要達到上述同樣的平衡狀態，四氧化二氮的起始濃度是______mol/L，假設在80s時達到平衡，請在如圖所示的圖中畫出并標明該條件下此反應中N₂O₄和NO₂的濃度隨時間變化的曲線．
（4）在（3）中條件下達到平衡后四氧化二氮的轉化率為______．
（5）達到平衡后，如升高溫度，氣體顏色會變深，則升高溫度后，反應2NO₂?N₂O₄的平衡常數將______（填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

（1）由表中數據可知，從反應開始直至20s時，v（N₂O₄）=

0.05mol 2L

20s 60s/min

=0.075mol?L^-1?min^-1，則v（NO₂）=2v（N₂O₄）=2×0.075mol?L^-1?min^-1=0.015mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.15；
（2）反應達到60s時達到化學平衡狀態，二氧化氮的物質的量不再變化，所以n₃=n₄，
根據反應方程式計算：2NO₂ ?N₂O₄
初始：0.4mol 0
轉化：0.16mol 0.08mol
平衡：0.24mol 0.08mol
則平衡時的濃度分別為：c（N₂O₄）=

0.08mol

2L

=0.04mol/L，c（NO₂）=

0.24mol

2L

=0.12mol/L，
k=

c(N2O4)

c(NO2)

=

0.04mol/L

0.12mol/L×0.12mol/L

=2.8（mol/L）^-1，
故答案為：=；2.8；
（3）根據反應 2NO₂ ?N₂O₄可知，0.4molNO₂與0.2molN₂O₄相當，若在相同情況下最初向該容器充入的是四氧化二氮氣體，要達到上述同樣的平衡狀態，四氧化二氮的起始濃度是：

0.2mol

2L

=0.1mol/L；從放入N₂O₄到平衡時需要80s，初始加入的N₂O₄為0.2mol，物質的量濃度為0.1mol/L，二氧化氮濃度為0；終點N₂O₄的濃度為0.04mol/L，終點二氧化氮濃度為0.12mol/L，圖象可取20s，40s，80s等幾個點用平滑曲線來連接，該條件下此反應中N₂O₄和NO₂的濃度隨時間變化的曲線為：，故答案為：0.1mol/L；；
（5）根據等效平衡，在（4）中條件下達到平衡后四氧化二氮的物質的量為0.08mol，與充入二氧化氮為相同平衡狀態，則反應的四氧化二氮的物質的量為0.2mol-0.08mol=0.012mol，所以達到平衡后四氧化二氮的轉化率為轉化率為：

0.012mol

0.2mol

=60%，
故答案為：60%；
（6）升高溫度，氣體顏色會變深，說明升高溫度平衡向左移動，二氧化氮濃度增大，四氧化二氮濃度減小，化學平衡常數減小，故答案為：減小．