Question

在100℃時，將0.40mol二氧化氮氣體充入2L抽空的密閉容器中，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）在上述條件下，從反應開始直至20s時，二氧化氮的平均反應速率為

0.15

mol/（L?min）．
（2）此條件下該反應的化學平衡常數的值約為

2.8

（保留兩位有效數字）．
（3）若達到平衡后，降低溫度，氣體顏色會變淺，則該反應的平衡常數將

增大

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）若在相同情況下最初向該容器中充入的是N₂O₄氣體，要達到初始數據表中同樣的平衡狀態，N₂O₄的起始濃度是

0.10mol/L

；假設在80s時達到平衡，請在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．

（5）計算（4）中條件下達到平衡后N₂O₄的轉化率

60%

．

Answer 1

分析：（1）根據公式反應速率v=

△c

t

來計算；
（2）化學平衡狀態時，各組分的濃度不再隨時間的改變而改變；反應2NO₂N₂O₄的平衡常數K=

[N2O4]

[NO2]2

，
（3）溫度升高，平衡體系向著吸熱的方向進行，判斷K的變化情況；
（4）根據各組分的濃度變化量之比等于系數值比來計算；根據起始和平衡時的濃度畫出圖象；
（5）根據N₂O₄的起始濃度和轉化的濃度求出轉化率．

解答：解：（1）從反應開始直至20s時，四氧化二氮的平均反應速率v=

△c

t

=

0.05mol 2L

20s

=0.00125mol/（L?s），二氧化氮的平均反應速率為四氧化二氮的平均反應速率的2倍，即為0.0025mol?（L?s）^-1，單位轉化為mol/（L?min）時v（NO₂）=0.0025×60=0.15mol/（L?min）故答案為：0.15；
（2）在60s時，反應已達平衡狀態，所以n₃=n₄，當四氧化二氮的濃度為

0.08mol

2L

=0.04mol/L時，二氧化氮的濃度是：

0.4mol

2L

=0.12mol/L，反應的平衡常數K=

[N2O4]

[NO2]2

=

0.04

0.122

≈2.8，故答案為：2.8；
（3）反應2NO₂N₂O₄是放熱反應，降低溫度，平衡正移，所以K增大，故答案為：增大；
（4）若在相同情況下最初向該容器充入的是N₂O₄氣體，要達到上述同樣的平衡狀態，N₂O₄的起始濃度是c，則      
                       N₂O₄2NO₂
起始濃度（mol?L^-1）      c             0
轉化濃度（mol?L^-1）    c-0.04        0.12
平衡濃度（mol?L^-1）　    0.04         0.12
所以

c-0.04

0.12

=

1

2

解得c=0.10，
已知起始時N₂O₄為0.1mol/L，NO₂為0，平衡時N₂O₄為0.04mol/L，NO₂為0.12mol/L，所以N₂O₄和NO₂的濃度隨時間變化的曲線為：；
故答案為：0.10mol/L；；
（5）已知起始時N₂O₄為0.1mol/L，平衡時N₂O₄為0.04mol/L，所以轉化的濃度為0.06mol/L，所以轉化率為：

0.06mol/L

0.1mol/L

×100%=60%，故答案為：60%．

點評：本題是一道化學平衡的綜合題，考查了反應速率計算，K的計算，等效平衡等，考查角度廣，難度大．