Question

14．N₂O₄（g）?2NO₂（g）（正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)），在1.01×10⁵Pa、47℃時，N₂O₄分解率為40%，在1.01×10⁵Pa、57℃時，N₂O₄分解率為50%，若在1.01×10⁵Pa、47℃時，體積為2L的平衡混合物在保持壓強(qiáng)不變的情況下升溫至57℃并達(dá)到平衡，則平衡混合氣體的體積是多少升？

Answer 1

分析 假設(shè)N₂O₄（g）的起始體積為VL，47℃時到達(dá)平衡時轉(zhuǎn)化的N₂O₄（g）的體積為0.4V L，表示出平衡時N₂O₄、NO₂的體積，再根據(jù)混合氣體總體積計(jì)算N₂O₄（g）的起始體積；
在1.01×10⁵Pa、47℃時，體積為2L的平衡混合物在保持壓強(qiáng)不變的情況下升溫至57℃并達(dá)到平衡，可以等效為開始為VL的N₂O₄（g）在1.01×10⁵Pa、57℃達(dá)到平衡，再根據(jù)57℃時N₂O₄分解率計(jì)算表示出平衡時N₂O₄、NO₂的體積，可以計(jì)算混合氣體總體積．

解答 解：假設(shè)N₂O₄（g）的起始體積為VL，47℃時到達(dá)平衡時轉(zhuǎn)化的N₂O₄（g）的體積為VL×40%=0.4V L，則：
          N₂O₄（g）?2NO₂（g）
開始（L）：V          0
轉(zhuǎn)化（L）：0.4V       0.8V
平衡（L）：0.6V       0.8V
在1.01×10⁵Pa、47℃時，平衡時混合氣體的體積為2L，則0.6V+0.8V=2，解得V=$\frac{10}{7}$，
在1.01×10⁵Pa、47℃時，體積為2L的平衡混合物在保持壓強(qiáng)不變的情況下升溫至57℃并達(dá)到平衡，可以等效為開始為VL的N₂O₄（g）在1.01×10⁵Pa、57℃達(dá)到平衡，則轉(zhuǎn)化的N₂O₄（g）的體積為$\frac{10}{7}$L×50%=$\frac{5}{7}$ L，則生成的NO₂為$\frac{5}{7}$ L×2=$\frac{10}{7}$L，則平衡時混合氣體體積為：（$\frac{10}{7}$L-$\frac{5}{7}$ L）+$\frac{10}{7}$L=$\frac{15}{7}$L，
答：升溫至57℃并達(dá)到平衡，則平衡混合氣體的體積是$\frac{15}{7}$L．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算，關(guān)鍵是等效平衡途徑的構(gòu)建，側(cè)重考查學(xué)生分析解決問題的能力，難度中等．