Question

在80℃時，0.40mol的N₂O₄氣體充入2L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：

n（mol） 時間（s）	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）求b、e的值：b=

0.4mol

，e=

0.1mol

（2）20s-40s內用N₂O₄表示的平均反應速率為

0.002mol/（L?S）

_；80℃該反應的化學平衡常數K為

1.8mol?L^-1

．
（3）改變條件達到新平衡，要使NO₂在平衡體系中體積分數變小，采取的措施有

AD

．
A．向混合氣體中再通入N₂O₄ B．保持容積不變，通入He C．使用高效催化劑 D．降低溫度
（4）如果在80℃、將0.40mol的N₂O₄氣體放入一個起始體積為2L、且壓強維持不變的容器中發生上述反應．則達到平衡時n（NO₂）

大于

0.60mol（填“大于”“等于”或“小于”）
（5）如圖是80℃時容器中N₂O₄物質的量的變化曲線，該圖中補畫出該反應在60℃時N₂O₄物質的量的變化曲線．

Answer 1

分析：（1）40s時二氧化氮的物質的量等于2△n（N₂O4），據此計算b的值；
100s時△n（N₂O4）=

1

2

△（NO₂），四氧化二氮的起始物質的量減去△n（N₂O4）等于e的值；
（2）先根據二氧化氮物質的量計算20s反應的四氧化二氮的物質的量，進而計算20s容器內四氧化二氮的物質的量，在計算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；
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，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）NO₂在平衡體系中體積分數變小，應使平衡向逆反應方向移．
A．向混合氣體中再通入N₂O₄，平衡向正反應移動，最終的平衡狀態，等效為增大壓強到達平衡狀態；
B．保持容積不變，通入He，反應混合物的濃度不變，平衡不移動；
C．使用高效催化劑，縮短到達平衡的水解，但平衡不移動；
D．降低溫度平衡向逆反應移動；
（4）該反應是氣體物質的量增大的反應，維持壓強不變，等效為降低壓強，平衡向正反應移動，四氧化二氮的轉化率增大；
（5）降低溫度反應速率降低，到達平衡的時間比80℃時長，平衡逆反應移動，平衡時N₂O₄的物質的量較80℃時大，以此畫圖．

解答：解：（1）40s時△n（N₂O₄）=0.4mol-0.2mol=0.2mol，b=△n（NO₂）=2△n（N₂O₄）=2×0.2mol=0.4mol；
100s時△n（NO₂）=0.6mol，所以△n（N₂O₄）=

1

2

△n（NO₂）=

1

2

×0.6mol=0.3mol，故e=0.4mol-0.3mol=0.1mol，
故答案為：0.4mol；0.1mol；
（2）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）；
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：0.002mol/（L?S）；1.8mol?L^-1；
（3）A．向混合氣體中再通入N₂O₄，平衡向正反應移動，最終的平衡狀態，等效為增大壓強到達平衡狀態，增大壓強平衡向逆反應移動，NO₂在平衡體系中體積分數變小，故A正確；
B．保持容積不變，通入He，反應混合物的濃度不變，平衡不移動，NO₂在平衡體系中體積分數不變，故B錯誤；
C．使用高效催化劑，縮短到達平衡的水解，但平衡不移動，NO₂在平衡體系中體積分數不變，故C錯誤；
D．降低溫度平衡向逆反應移動，NO₂在平衡體系中體積分數減小，故D錯誤；
故選：AD；
（4）該反應是氣體物質的量增大的反應，維持壓強不變，等效為降低壓強，平衡向正反應移動，四氧化二氮的轉化率增大，則達到平衡時n（NO₂）大于0.60mol，故答案為：大于；
（5）降低溫度反應速率降低，到達平衡的時間比80℃時增大，平衡逆反應移動，平衡時N₂O₄的物質的量較80℃時大，故該反應在60℃時N₂O₄物質的量的變化曲線為：
，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（3）中A選項，向混合氣體中再通入N₂O₄，平衡向正反應移動，最終的平衡狀態，等效為增大壓強到達平衡狀態．