Question

80℃時，將0.40mol的N₂O₄氣體充入2L已經抽空的固定容積的密閉容器中，發生如下反應：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0，隔一段時間對該容器內的物質進行分析，得到如下數據：

時間（s） n（mol）	0	20	40	60	80	100
n（N2O4）	0.40	a	0.20	c	d	e
n（NO2）	0.00	0.24	b	0.52	0.60	0.60

①計算20s-40s內用N₂O₄表示的平均反應速率為

0.002mol/（L?S）

；
②計算在80℃時該反應的平衡常數K=

1.8mol?L^-1

；
③反應進行至100s后將反應混合物的溫度降低，混合氣體的顏色（填“變淺”、“變深”或“不變”）

變淺

；
④要增大該反應的K值，可采取的措施有（填序號）

D

．
A．增大N₂O₄的起始濃度                  B．向混合氣體中通入NO₂
C．使用高效催化劑                       D．升高溫度
⑤在同條件下，如果將0.40mol的N₂O₄氣體充入2L已經抽空的固定容積的絕熱密閉容器中，最終達到平衡后n（NO₂）

＜

0.60mol（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析：①先根據二氧化氮物質的量計算20s內反應的四氧化二氮的物質的量，進而計算20s時容器內四氧化二氮的物質的量，再計算20s～40s參加反應的四氧化二氮的物質的量，再根據速率定義式計算四氧化二氮的平均反應速率；
②反應的平衡常數為生成物的濃度系數次冪之積除以反應物的濃度系數次冪之積所得的比值，由表中數據可知80s時，反應達平衡狀態，計算出平衡時反應混合物各組分的物質的量，進而計算平衡時各組分的濃度，代入平衡常數表達式計算；
③該反應正反應是吸熱反應，降低溫度平衡向逆反應方向移動，NO₂濃度減小；
④平衡常數只受溫度影響，要增大該反應的K值，應改變溫度使平衡向正反應方向移動；
⑤反應開始四氧化二氮的物質的量相同，容器的體積相同，該反應正反應是吸熱反應，在固定容積2L的絕熱密閉容器，溫度降低，平衡向逆反應移動，四氧化二氮的轉化率降低．

解答：解：①20s時△n（NO₂）=0.24mol，故△n（N₂O₄）=

1

2

△n（NO₂）=

1

2

×0.24mol=0.12mol，所以a=0.4mol-0.12mol=0.28mol，故20s～40s參加反應的四氧化二氮的物質的量為0.28mol-0.2mol=0.08mol，所以20s-40s內用N₂O₄表示的平均反應速率為

0.08mol 2l

40s-20s

=0.002mol/（L?S），故答案為：0.002mol/（L?S）；
②由表中數據可知80s時，反應達平衡狀態，由（1）中計算可知d=e=0.1mol，故c（N₂O₄）=

0.1mol

2L

=0.05mol/L，c（NO₂）=

0.6mol

2L

=0.3mol/L，所以該溫度下平衡常數k=

0．32

0.05

mol?L^-1=1.8mol?L^-1，故答案為：1.8mol?L^-1；
③該反應正反應是吸熱反應，降低溫度平衡向逆反應方向移動，NO₂濃度減小，氣體的顏色變淺，故答案為：變淺；
④平衡常數只受溫度影響，要增大該反應的K值，應改變溫度使平衡向正反應方向移動，該反應正反應是吸熱反應，故應升高溫度平衡向正反應移動，平衡常數k增大，故答案為：D；
⑤反應開始四氧化二氮的物質的量相同，容器的體積相同，該反應正反應是吸熱反應，在固定容積2L的絕熱密閉容器，溫度降低，平衡向逆反應移動，四氧化二氮的轉化率降低，故達到平衡時n（NO₂）小于0.60mol，故答案為：＜．

點評：本題考查化學平衡移動以及有關計算，題目較為綜合，具有一定難度，做題時注意外界條件對化學平衡的影響．注意④中平衡常數只受溫度影響，溫度不變平衡常數不變，⑤是易錯點，容易忽略絕熱容器．