Question

15．在溫度為373K時(shí)，將0.100mol無色的N₂O₄氣體放入1L抽空的密閉容器中，立刻出現(xiàn)紅棕色，直至建立N₂O₄?2NO₂的平衡．如圖是隔一定時(shí)間測定到的N₂O₄的濃度（縱坐標(biāo)為N₂O₄的濃度，橫坐標(biāo)為時(shí)間）
（1）該反應(yīng)的△S＞0 （填“＞、=或＜”）
（2）20～40s內(nèi)，NO₂的平均生成速率為0.002mol•L^-1•S^-1
（3）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$373k時(shí)，求該反應(yīng)N₂O₄?2NO₂的化學(xué)平衡常數(shù)0.35
（4）已知323k時(shí)，該反應(yīng)N₂O₄?2NO₂的化學(xué)平衡常數(shù)K=0.022，據(jù)此可推測該反應(yīng)的△H＞0（填“＞、=或＜”）

Answer 1

分析 （1）N₂O₄?2NO₂的正反應(yīng)氣體物質(zhì)的量增大，為熵增反應(yīng)；
（2）由圖可知，20～40s內(nèi)△c（N₂O₄）=（0.07-0.05）mol/L=0.02mol/L，則△c（NO₂）=2△c（N₂O₄）=0.04mol/L，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（NO₂）；
（3）化學(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫出；
由圖可知，平衡時(shí)c（N₂O₄）=0.04mol/L，平衡時(shí)△c（N₂O₄）=（0.1-0.04）mol/L=0.06mol/L，故平衡時(shí)△c（NO₂）=2△c（N₂O₄）=0.12mol/L，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
（4）根據(jù)平衡常數(shù)相對大小判斷降低溫度平衡移動(dòng)方向，降低溫度平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)．

解答 解：（1）N₂O₄?2NO₂的正反應(yīng)氣體物質(zhì)的量增大，為熵增反應(yīng)，則：△S＞0，故答案為：＞；
（2）由圖可知，20～40s內(nèi)△c（N₂O₄）=（0.07-0.05）mol/L=0.02mol/L，則△c（NO₂）=2△c（N₂O₄）=0.04mol/L，則v（NO₂）=$\frac{0.04mol/L}{40s-20s}$=0.002mol•L^-1•s^-1，故答案為：0.002；
（3）N₂O₄?2NO₂的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$，由圖可知，平衡時(shí)c（N₂O₄）=0.04mol/L，平衡時(shí)△c（N₂O₄）=（0.1-0.04）mol/L=0.06mol/L，故平衡時(shí)△c（NO₂）=2△c（N₂O₄）=0.12mol/L，平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0.1{2}^{2}}{0.04}$=0.36，故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；0.36；
（4）已知323k時(shí)，該反應(yīng)N₂O₄?2NO₂的化學(xué)平衡常數(shù)K=0.022，小于373k時(shí)平衡常數(shù)K=0.36，說明降低溫度平衡逆向移動(dòng)，降低溫度平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故△H＞0，故答案為：＞．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算，涉及反應(yīng)速率計(jì)算、平衡常數(shù)計(jì)算與影響因素，注意平衡常數(shù)只受溫度影響，平衡常數(shù)及單位與方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)．