Question

15．在100℃時(shí)，將0.100mol的四氧化二氨氣體充入1L恒容抽空的密閉容器中，隔一定時(shí)間對該容器內(nèi)的物質(zhì)濃度進(jìn)行分析得到表數(shù)據(jù)：

時(shí)間（s）	0	20	40	60	80
c（N2O4）/mol•L-1	0.100	c1	0.050	0.040	0.040
c（NO2）/mol•L-1	0.000	0.060	c2	0.120	0.120

（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；從表中數(shù)據(jù)分析：c₁＜c₂；（填“＞”“＜”或“=”）．
（2）在圖中畫出并標(biāo)明此反應(yīng)中N₂O₄和NO₂的濃度隨時(shí)間變化的曲線．
（3）在上述條件下，從反應(yīng)開始至達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，四氧化二氮的平均反應(yīng)速率為0.001mol•L^-1•s^-1．
（4）隨溫度升高，混合氣體的顏色變深，反應(yīng)的△H＞0（填“大于”“小于”）
（5）達(dá)平衡后下列條件的改變可使NO₂氣體濃度增大的是B．
A．增大容器的容積B．再充入一定量的N₂O₄C．分離出一定量的NO₂D．再充入一定量的He
（6）若起始時(shí)充入NO₂氣體0.080mol，N₂O₄氣體0.010mol，通過計(jì)算判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向．

Answer 1

分析 （1）平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，根據(jù)方程式計(jì)算c₂、c₁，據(jù)此解答；60s后反應(yīng)達(dá)平衡，反應(yīng)混合物各組分的濃度不變；
（2）依據(jù)起始濃度，平衡濃度和圖表中的濃度，描點(diǎn)畫出變化圖象；
（3）由表可知，60s時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡，根據(jù)方程式計(jì)算△c（N₂O₄），依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率V=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算得到；
（4）N₂O₄（g）?2NO₂（g），隨溫度升高，混合氣體的顏色變深說明平衡正向進(jìn)行；
（5）達(dá)平衡后下列條件的改變可使NO₂氣體濃度增大的是平衡正向進(jìn)行；
（6）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)計(jì)算平衡常數(shù)，若起始時(shí)充入NO₂氣體0.080mol，N₂O₄氣體0.010mol，計(jì)算此時(shí)濃度商和平衡常數(shù)比較平衡平衡進(jìn)行的方向．

解答 解：（1）N₂O₄（g）?2NO₂（g），反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
20s時(shí)c（NO₂）=0.060mol/L 
                 N₂O₄?2 NO₂，
濃度變化     0.030mol   0.060mol/L
c₁=0.10mol/L-0.03mol/L=0.070mol/L；
由表可知，40s時(shí)，c（N₂O₄）=0.050mol/L，
                        N₂O₄?2 NO₂，
濃度變化：（0.1-0.05）mol/L     0.10mol/L
所以c₂=0.10mol/L
所以c₂＞c₁，故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；＜；
（2）依據(jù)圖表中物質(zhì)的濃度在坐標(biāo)系中描點(diǎn)畫出變化圖象，平衡狀態(tài)（NO₂）=0.120mol/L，c（N₂O₄）=0.10mol/L-0.060mol/L=0.04mol/L，得到的圖象為：
，
故答案為：；
（3）由表可知，60s時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡，c（NO₂）=0.120mol/L，
             N₂O₄?2 NO₂，
濃度變化：0.06mol/L     0.120mol/L

V（N₂O₄）=$\frac{0.060mol/L}{69s}$=0.001mol/（L•s）；
故答案為：0.001；
（4）N₂O₄（g）?2NO₂（g），隨溫度升高，混合氣體的顏色變深說明平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H＞0，
故答案為：＞；
（5）N₂O₄?2 NO₂，
A．增大容器的容積，壓強(qiáng)減小平衡正向進(jìn)行，但體積增大為主，二氧化氮濃度減小，故A錯(cuò)誤；
B．再充入一定量的N₂O₄，平衡正向進(jìn)行二氧化氮難度增大，故B正確；
C．分離出一定量的NO₂ ，平衡正向進(jìn)行，二氧化氮難度減小，故C錯(cuò)誤；
D．再充入一定量的He，總壓增大，分壓不變，平衡不變，二氧化氮濃度不變，故D錯(cuò)誤；
故答案為：B；
（6）依據(jù)平衡濃度計(jì)算平衡常數(shù)，
                          N₂O₄?2 NO₂，
起始量（mol/L） 0.10          0
變化量（mol/L） 0.06       0.12
平衡量（mol/L）  0.04       0.12
K=$\frac{0.1{2}^{2}}{0.04}$=0.36，
若起始時(shí)充入NO₂氣體0.080mol，N₂O₄氣體0.010mol，Qc=$\frac{0.0{8}^{2}}{0.01}$=0.64＞K=0.36，平衡逆向進(jìn)行，
答：計(jì)算判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向是逆向進(jìn)行．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡的影響因素與平衡圖象分析，平衡常數(shù)計(jì)算應(yīng)用，注意基礎(chǔ)知識的積累掌握，題目難度中等．