Question

10．在容積為2.0L的容器中，通入一定量的N₂O₄，發(fā)生反應N₂O₄（g）?2NO₂（g），隨溫度升高，混合氣體顏色變深．回答下列問題：
（1）反應的?H＞0（填“＞”“＜”；100℃時，體系中各物質濃度隨時間變化如圖所示．在0-60s時段，反應速率V （N₂O₄）為0.0010mol•L^-1•s^-1．
（2）100℃時達到平衡后，改變反應溫度為T₁，c（N₂O₄）以0.00200mol•L^-1•s^-1的平均速率降低，經10s又達到平衡．計算溫度T₁時反應的平衡常數K=1.28．（保留三位有效數字）．
（3）溫度T₂時反應達平衡后，將反應容器的容積減少一半，平衡向逆（填“正”或“逆”）反應方向移動．
（4）在溫度和體積保持不變的條件下，能夠說明該反應達到平衡狀態(tài)的標志是D．
A．反應混合物各組分物質的量濃度相等
B．N₂O₄、NO₂分子數之比為1：2
C．混合氣體的密度保持不變
D．單位時間內消耗1molN₂O₄的同時，就有2molNO₂消耗．

Answer 1

分析 （1）隨溫度的升高，混合氣體的顏色變深，化學平衡向正反應方向移動，據此判斷；反應速率利用公式v=$\frac{△c}{△t}$計算得到；
（2）計算T℃時兩種物質的濃度，化學平衡常數利用化學平衡常數表達式計算；
（3）反應容器的容積減少一半，壓強增大，根據反應前后氣體體積大小判斷化學平衡移動方向；
（4）化學反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變，以此解答．

解答 解：（1）根據圖象，N₂O₄減少，NO₂增多，所以N₂O₄為反應物，NO₂為生成物，又反應消耗的濃度之比等于反應物的系數之比，方程式為N₂O₄═2NO₂，隨溫度的升高，混合氣體的顏色變深，化學平衡向正反應方向移動，即△H＞0，0～60s時段，N₂O₄濃度變化為：0.1mol/L-0.04mol/L=0.06mol/L，v（N₂O₄）=$\frac{0.06mol/L}{60s}$=0.0010mol•L^-1•s^-1；故答案為：＞；0.0010；
（2）平衡時，c（NO₂）=0.120mol•L^-1+0.0020mol•L^-1•s^-1×10s×2=0.16mol•L^-1，c（N₂O₄）=0.040mol•L^-1-0.0020mol•L^-1•s^-1×10s=0.020mol•L^-1，K₂=$\frac{0.1{6}^{2}}{0.020}$=1.28mol/L，
故答案為：1.28；
（3）反應容器的容積減少一半，壓強增大，正反應方向氣體體積增大，增大壓強向著氣體體積減小的方向移動，故答案為：逆；
（4）A、反應混合物各組分物質的量濃度不隨時間變化而變化時，達到了平衡，但是各組分的濃度不一定相等，故A錯誤；
B．N₂O₄、NO₂分子數之比為1：2的狀態(tài)不能說明正逆反應速率相等，不一定平衡，故B錯誤；
C．混合氣體的密度等于氣體質量和體積的比值，始終是一個定值，所以密度保持不變的狀態(tài)不一定是平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．單位時間內消耗1molN₂O₄的同時，就有2molNO₂消耗，證明正逆反應速率是相等的，所以達到了平衡狀態(tài)，故D正確．
故選D．

點評 本題考查化學平衡圖象、影響平衡的因素、平衡常數化學反應速率的計算以及平衡狀態(tài)的判斷等，難度不大．