Question

在100℃時(shí)，將0.40mol的二氧化氮?dú)怏w充入2L抽真空的密閉容器中，每隔一定時(shí)間就對(duì)該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到如下表數(shù)據(jù)：

時(shí)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(yīng)開(kāi)始直至20s時(shí)，二氧化氮的平均反應(yīng)速率為

 

mol?L^-1?min^-1．
（2）n₃

 

n₄（填“＞”、“＜”或“=”），該反應(yīng)的平衡常數(shù)的值為

 

；
（3）若在相同情況下最初向該容器充入的是四氧化二氮?dú)怏w，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，四氧化二氮的起始濃度是

 

mol/L，假設(shè)在80s時(shí)達(dá)到平衡，請(qǐng)?jiān)谌鐖D中畫(huà)出并標(biāo)明該條件下此反應(yīng)中N₂O₄和NO₂的濃度隨時(shí)間變化的曲線．
（4）在（3）中條件下達(dá)到平衡后四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率為

 

，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為

 

．
（5）達(dá)到平衡后，如升高溫度，氣體顏色會(huì)變深，則升高溫度后，反應(yīng)2NO₂?N₂O₄的平衡常數(shù)將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）
（6）達(dá)到平衡后，如向該密閉容器中再充入0.32molHe氣，并把容器體積擴(kuò)大為4L，則平衡將

 

．（填“向左移動(dòng)”、“向右移動(dòng)”或“不移動(dòng)”）理由是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：反應(yīng)速率的定量表示方法,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素,物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題,化學(xué)反應(yīng)速率專(zhuān)題

分析：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算四氧化二氮的反應(yīng)速率，根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算二氧化氮的反應(yīng)速率；
（2）反應(yīng)達(dá)到60s時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，二氧化氮的物質(zhì)的量不再變化，計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，根據(jù)平衡常數(shù)的計(jì)算公式計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)；
（3）根據(jù)等效平衡原理計(jì)算；根據(jù)等效平衡計(jì)算出平衡時(shí)四氧化二氮的物質(zhì)的量濃度，以此畫(huà)出圖象；
（4）在（3）中條件下達(dá)到平衡后四氧化二氮的物質(zhì)的量為0.08mol，與充入二氧化氮為相同平衡狀態(tài)；
（5）升高溫度，氣體顏色會(huì)變深，說(shuō)明升高溫度平衡向左移動(dòng)；
（6）根據(jù)稀有氣體不影響化學(xué)平衡及擴(kuò)大體積，生成物與反應(yīng)物的濃度商增大進(jìn)行判斷．

解答： 解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，從反應(yīng)開(kāi)始直至20s時(shí)，v（N₂O₄）=

0.05mol 2L

20s 60s/min

=0.075mol?L^-1?min^-1，則v（NO₂）=2v（N₂O₄）=2×0.075mol?L^-1?min^-1=0.015mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.15；
（2）反應(yīng)達(dá)到60s時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，二氧化氮的物質(zhì)的量不再變化，所以n₃=n₄，
     2NO₂ ?N₂O₄
初始：0.4mol    0
轉(zhuǎn)化：0.16mol  0.08mol
平衡：0.24mol  0.08mol
則平衡時(shí)的濃度分別為：c（N₂O₄）=

0.08mol

2L

=0.04mol/L，c（NO₂）=

0.24mol

2L

=0.12mol/L，
k=

c(N2O4)

c(NO2)

=

0.04

0.122

=2.8，
故答案為：=；2.8；
（3）根據(jù)反應(yīng) 2NO₂ ?N₂O₄可知，0.4molNO₂與0.2molN₂O₄相當(dāng)，若在相同情況下最初向該容器充入的是四氧化二氮?dú)怏w，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，四氧化二氮的起始濃度是：

0.2mol

2L

=0.1mol/L；從放入N₂O₄到平衡時(shí)需要80s，初始加入的N₂O₄為0.2mol，物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L，二氧化氮濃度為0；終點(diǎn)N₂O₄的濃度為0.04mol/L，終點(diǎn)二氧化氮濃度為0.12mol/L，圖象可取20s，40s，80s等幾個(gè)點(diǎn)用平滑曲線來(lái)連接，該條件下此反應(yīng)中N₂O₄和NO₂的濃度隨時(shí)間變化的曲線為：，
故答案為：0.1mol/L；；
（4）根據(jù)等效平衡，在（3）中條件下達(dá)到平衡后四氧化二氮的物質(zhì)的量為0.08mol，與充入二氧化氮為相同平衡狀態(tài)，則反應(yīng)消耗的四氧化二氮的物質(zhì)的量為0.2mol-0.08mol=0.12mol，同時(shí)生成的二氧化氮的物質(zhì)的量為：0.24mol，所以達(dá)到平衡后四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率為轉(zhuǎn)化率為：

0.12mol

0.2mol

×100%=60%；達(dá)到平衡時(shí)混合氣體的總物質(zhì)的量為：0.08mol+0.024mol=0.32mol，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為：

92g/mol×0.2mol

0.32mol

=57.5g/mol，
故答案為：60%； 57.5 g/mol；
（5）升高溫度，氣體顏色會(huì)變深，說(shuō)明升高溫度平衡向左移動(dòng)，二氧化氮濃度增大，四氧化二氮濃度減小，化學(xué)平衡常數(shù)減小，
故答案為：減小．
（6）由于He氣是惰性氣體，不參與反應(yīng)，擴(kuò)大體積后，c（NO₂）和c（N₂O₄）都降低為原來(lái)的一半，使Q_C=

c(N2O4)

c(NO2)2

c增大，即此時(shí)Q_C＞K，平衡會(huì)向左移動(dòng)，
故答案為：向左移動(dòng)； He氣是惰性氣體，不參與反應(yīng)，擴(kuò)大體積后，c（NO₂）和c（N₂O₄）都降低為原來(lái)的一半，使Q_C=

c(N2O4)

c(NO2)2

c增大，即此時(shí)Q_C＞K，平衡會(huì)向左移動(dòng)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡移動(dòng)以及相關(guān)計(jì)算，題目較為綜合，涉及多方面的知識(shí)，難度較大，本題中注意把握等效平衡的解題應(yīng)用以及平衡常數(shù)的理解和應(yīng)用問(wèn)題，試題側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力．