Question

在80℃時，將0.40mol的N₂O₄氣體充入2L已經(jīng)抽空的固定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：N₂O₄?2NO₂，隔一段時間對該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到如下數(shù)據(jù)：

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20～40s內(nèi)用N₂O₄表示的平均反應(yīng)速率為

 

 mol?L^-1?s^-1．
（2）計算在80℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
（3）反應(yīng)進(jìn)行至100s后將反應(yīng)混合物的溫度降低，混合氣體的顏色

 

（填“變淺”、“變深”或“不變”）．
（4）要增大該反應(yīng)的K值，可采取的措施有

 

（填字母）．
a．增大N₂O₄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．

Answer 1

分析：（1）先根據(jù)二氧化氮物質(zhì)的量計算20s內(nèi)反應(yīng)的四氧化二氮的物質(zhì)的量，進(jìn)而計算20s時容器內(nèi)四氧化二氮的物質(zhì)的量，再計算20s～40s參加反應(yīng)的四氧化二氮的物質(zhì)的量，再根據(jù)速率定義式計算四氧化二氮的平均反應(yīng)速率；
（2）反應(yīng)的平衡常數(shù)為生成物的濃度系數(shù)次冪之積除以反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積所得的比值，由表中數(shù)據(jù)可知80s時，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，計算出平衡時反應(yīng)混合物各組分的物質(zhì)的量，進(jìn)而計算平衡時各組分的濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計算；
（4）該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，降低溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，NO₂濃度減小；
（5）平衡常數(shù)只受溫度影響，要增大該反應(yīng)的K值，應(yīng)改變溫度使平衡向正反應(yīng)方向移動．

解答：解：（1）20s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(yīng)的四氧化二氮的物質(zhì)的量為0.28mol-0.2mol=0.08mol，所以20s-40s內(nèi)用N₂O₄表示的平均反應(yīng)速率為

0.08mol 2L

40s-20s

=0.0020mol/（L?s），
故答案為：0.0020；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知80s時，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，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(shù)k=

0．32

0.05

mol?L^-1=1.8mol?L^-1，，
故答案為：1.8mol?L^-1；
（3）該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，降低溫度平衡向逆反應(yīng)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(shù)只受溫度影響，要增大該反應(yīng)的K值，應(yīng)改變溫度使平衡向正反應(yīng)方向移動，該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故應(yīng)升高溫度平衡向正反應(yīng)移動，平衡常數(shù)K增大，
故答案為：d．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)平衡移動以及有關(guān)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(xué)平衡的影響．注意④中平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變平衡常數(shù)不變．