Question

物質(zhì)N₂O₄在一定條件下的定容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：N₂O₄（g）?2NO₂（g）
（1）當(dāng)N₂O₄的起始濃度為0.50mol?L^-1時(shí)，實(shí)驗(yàn)測得某溫度時(shí)的平衡轉(zhuǎn)化率（α）是10%．列式計(jì)算該溫度時(shí)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．向容器中增加NO₂的量，K值

 

．
（2）一定溫度下，隨著N₂O₄的起始濃度增大，其平衡轉(zhuǎn)化率

 

（填“增大”、“不變”或“減小”）．下列能夠說明上述反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

．（填寫字母）
A．混合氣體的顏色不在發(fā)生變化    B．N₂O₄和NO₂的分子數(shù)之比為1：1
C．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不在發(fā)生變化  D．混合氣體的質(zhì)量不在發(fā)生變化
（3）實(shí)驗(yàn)測得該反應(yīng)的△H=akJ?mol^-1，E_a=bkJ?mol^-1，下列能量關(guān)系圖合理的是

 

．

（4）該反應(yīng)的△S

 

0（填“＞”、“＜”或“=”），在

 

（填“較高”或“較低”）溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)方程式及四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率計(jì)算出達(dá)到平衡時(shí)二氧化氮、四氧化二氮的濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算出該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)；溫度不變，平衡常數(shù)不變；
（2）該反應(yīng)為體積增大的反應(yīng)，增大四氧化二氮濃度，相當(dāng)于壓強(qiáng)，平衡向著逆向移動；可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度不再變化，據(jù)此對各選項(xiàng)進(jìn)行判斷；
（3）反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g）為吸熱反應(yīng)，△H=akJ?mol^-1，則生成物的總能量高akJ；活化能E_a=bkJ?mol^-1，則反應(yīng)物分子變?yōu)榛罨�分子的能量為bkJ?mol^-1，以此來解答．
（4）根據(jù)反應(yīng)方程式判斷熵變；△G=△H-T?△S進(jìn)行判斷，如△G＜0，則反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，如△G＞0，則不能自發(fā)進(jìn)行．

解答： 解：（1）當(dāng)N₂O₄的起始濃度為0.50mol?L^-1時(shí)，實(shí)驗(yàn)測得某溫度時(shí)的平衡轉(zhuǎn)化率（α）是10%，則達(dá)到平衡時(shí)N₂O₄的濃度為：c（N₂O₄）=0.5mol/L×（1-10%）=0.45mol，反應(yīng)消耗的N₂O₄的濃度為：0.05mol/L，根據(jù)反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g）可知，反應(yīng)生成的四氧化二氮濃度為：c（NO₂）=0.1mol/L，該溫度時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

0．12

0.45

≈0.022；
平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，則平衡常數(shù)不變，
故答案為：0.022；不變；
（2）一定溫度下，隨著N₂O₄的起始濃度增大，增大了壓強(qiáng)，該反應(yīng)是體積增大的反應(yīng)，則平衡向著逆向移動，四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率減��；
A．混合氣體的顏色不在發(fā)生變化，體現(xiàn)中只有二氧化氮為有色氣體，表明二氧化氮濃度不再變化，證明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故A正確；    
B．N₂O₄和NO₂的分子數(shù)之比為1：1，不能證明各組分的濃度不再變化，無法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，該反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，則反應(yīng)過程中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量逐漸減小，當(dāng)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不在發(fā)生變化，說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；  
D．混合氣體的質(zhì)量不在發(fā)生變化，反應(yīng)前后都是氣體，所以氣體的質(zhì)量始終不變，無法根據(jù)質(zhì)量變化判斷平衡狀態(tài)，故D錯誤；
故答案為：減��；AC；
（3）由于可逆反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g）為吸熱反應(yīng)，且△H=akJ?mol^-1，則生成物的總能量比反應(yīng)物總能量大akJ；活化能E_a=bkJ?mol^-1，則反應(yīng)物分子變?yōu)榛罨�分子的能量為bkJ?mol^-1，滿足條件的圖象為D，
故答案為：D；
（4）反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g）為氣體體積增大的反應(yīng)，則△S＞0，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則△H＞0，反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，必須滿足△G=△H-T?△S＜0，由于△S＞0、△H＞0，則在較高溫度下能夠自發(fā)進(jìn)行，
故答案為：＞；較高．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡及其影響因素、化學(xué)反應(yīng)與其能量變化、反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷，題目難度稍大，注意掌握影響化學(xué)平衡的因素，明確化學(xué)反應(yīng)中能量變化的情況，能夠根據(jù)△G=△H-T?△S判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行．