Question

在容積為1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)，隨溫度升高，混合氣體的顏色變深。

回答下列問題：

(1)反應(yīng)的ΔH______0(填“大于”或“小于”)；100 ℃時，體系中各物質(zhì)濃度隨時間變化如上圖所示。在0～60 s時段，反應(yīng)速率v(N2O4)為__________________ mol·L－1·s－1；反應(yīng)的平衡常數(shù)K1為________________。

(2)100 ℃時達平衡后，改變反應(yīng)溫度為T，c(N2O4)以0.002 0 mol·L－1·s－1的平均速率降低，經(jīng)10 s又達到平衡。

①T________100 ℃(填“大于”或“小于”)，判斷理由是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②列式計算溫度T時反應(yīng)的平衡常數(shù)K2________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)溫度T時反應(yīng)達平衡后，將反應(yīng)容器的容積減少一半，平衡向________(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向移動，判斷理由是________________________________________________________________________。

Answer 1

答案　(1)大于　0.001 0　0.36 mol·L－1

(2)①大于　反應(yīng)正方向吸熱，反應(yīng)向吸熱方向進行，故溫度升高

②平衡時，c(NO2)＝0.120 mol·L－1＋0.002 0 mol·L－1×10 s×2＝0.160 mol·L－1

c(N2O4)＝0.040 mol·L－1－0.002 0 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1

K2＝＝1.28 mol·L－1

(3)逆反應(yīng)　將反應(yīng)容器的容積減小一半，即增大壓強，當(dāng)其他條件不變時，增大壓強，平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動，即向逆反應(yīng)方向移動

解析　(1)由題意及圖示知，在1.00 L的容器中，通入0.100 mol的N2O4，發(fā)生反應(yīng)：N2O4(g)2NO2(g)，隨溫度升高混合氣體的顏色變深，說明反應(yīng)向生成NO2的方向移動，即向正反應(yīng)方向移動，所以正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即ΔH>0；由圖示知60 s時該反應(yīng)達到平衡，消耗N2O4為0.100 mol·L－1－0.040 mol·L－1＝0.060 mol·L－1，根據(jù)v＝可知：v(N2O4)＝＝0.001 0 mol·L－1·s－1；求平衡常數(shù)可利用三段式：

　　　　　　　　　N2O4(g)2NO2(g)

起始量/(mol·L－1)  0.100  0

轉(zhuǎn)化量/(mol·L－1)  0.060  0.120

平衡量/(mol·L－1)  0.040  0.120

K1＝＝＝0.36 mol·L－1。

(2)100 ℃時達平衡后，改變反應(yīng)溫度為T，c(N2O4)降低，說明平衡N2O4(g)2NO2(g)向正反應(yīng)方向移動，根據(jù)勒夏特列原理，溫度升高，向吸熱反應(yīng)方向移動，即向正反應(yīng)方向移動，故T>100 ℃；由c(N2O4)以0.002 0 mol·L－1·s－1的平均速率降低，經(jīng)10 s又達到平衡，可知此時消耗N2O4 0.002 0 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1，

由三段式：

　　　　　　　　　N2O4(g)2NO2(g)

起始量/(mol·L－1)  0.040  0.120

轉(zhuǎn)化量/(mol·L－1)  0.020  0.040

平衡量/(mol·L－1)  0.020  0.160

K2＝＝＝1.28 mol·L－1。

(3)溫度T時反應(yīng)達到平衡后，將反應(yīng)容器的容積減小一半，壓強增大，平衡會向氣體體積減小的方向移動，該反應(yīng)逆反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，故平衡向逆反應(yīng)方向移動。