Question

15．在100℃時，將0.100mol的四氧化二氨氣體充入1L恒容抽空的密閉容器中，隔一定時間對該容器內的物質濃度進行分析得到表數據：

時間（s）	0	20	40	60	80
c（N2O4）/mol•L-1	0.100	c1	0.050	0.040	0.040
c（NO2）/mol•L-1	0.000	0.060	c2	0.120	0.120

（1）該反應的平衡常數表達式為$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；從表中數據分析：c₁＜c₂；（填“＞”“＜”或“=”）．
（2）在圖中畫出并標明此反應中N₂O₄和NO₂的濃度隨時間變化的曲線．
（3）在上述條件下，從反應開始至達到化學平衡時，四氧化二氮的平均反應速率為0.001mol•L^-1•s^-1．
（4）隨溫度升高，混合氣體的顏色變深，反應的△H＞0（填“大于”“小于”）
（5）達平衡后下列條件的改變可使NO₂氣體濃度增大的是B．
A．增大容器的容積B．再充入一定量的N₂O₄C．分離出一定量的NO₂D．再充入一定量的He
（6）若起始時充入NO₂氣體0.080mol，N₂O₄氣體0.010mol，通過計算判斷反應進行的方向．

Answer 1

分析 （1）平衡常數等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積，根據方程式計算c₂、c₁，據此解答；60s后反應達平衡，反應混合物各組分的濃度不變；
（2）依據起始濃度，平衡濃度和圖表中的濃度，描點畫出變化圖象；
（3）由表可知，60s時反應達平衡，根據方程式計算△c（N₂O₄），依據化學反應速率V=$\frac{△c}{△t}$計算得到；
（4）N₂O₄（g）?2NO₂（g），隨溫度升高，混合氣體的顏色變深說明平衡正向進行；
（5）達平衡后下列條件的改變可使NO₂氣體濃度增大的是平衡正向進行；
（6）依據圖表數據計算平衡常數，若起始時充入NO₂氣體0.080mol，N₂O₄氣體0.010mol，計算此時濃度商和平衡常數比較平衡平衡進行的方向．

解答 解：（1）N₂O₄（g）?2NO₂（g），反應的平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
20s時c（NO₂）=0.060mol/L 
                 N₂O₄?2 NO₂，
濃度變化     0.030mol   0.060mol/L
c₁=0.10mol/L-0.03mol/L=0.070mol/L；
由表可知，40s時，c（N₂O₄）=0.050mol/L，
                        N₂O₄?2 NO₂，
濃度變化：（0.1-0.05）mol/L     0.10mol/L
所以c₂=0.10mol/L
所以c₂＞c₁，故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；＜；
（2）依據圖表中物質的濃度在坐標系中描點畫出變化圖象，平衡狀態(tài)（NO₂）=0.120mol/L，c（N₂O₄）=0.10mol/L-0.060mol/L=0.04mol/L，得到的圖象為：
，
故答案為：；
（3）由表可知，60s時反應達平衡，c（NO₂）=0.120mol/L，
             N₂O₄?2 NO₂，
濃度變化：0.06mol/L     0.120mol/L

V（N₂O₄）=$\frac{0.060mol/L}{69s}$=0.001mol/（L•s）；
故答案為：0.001；
（4）N₂O₄（g）?2NO₂（g），隨溫度升高，混合氣體的顏色變深說明平衡正向進行，正反應為吸熱反應，△H＞0，
故答案為：＞；
（5）N₂O₄?2 NO₂，
A．增大容器的容積，壓強減小平衡正向進行，但體積增大為主，二氧化氮濃度減小，故A錯誤；
B．再充入一定量的N₂O₄，平衡正向進行二氧化氮難度增大，故B正確；
C．分離出一定量的NO₂ ，平衡正向進行，二氧化氮難度減小，故C錯誤；
D．再充入一定量的He，總壓增大，分壓不變，平衡不變，二氧化氮濃度不變，故D錯誤；
故答案為：B；
（6）依據平衡濃度計算平衡常數，
                          N₂O₄?2 NO₂，
起始量（mol/L） 0.10          0
變化量（mol/L） 0.06       0.12
平衡量（mol/L）  0.04       0.12
K=$\frac{0.1{2}^{2}}{0.04}$=0.36，
若起始時充入NO₂氣體0.080mol，N₂O₄氣體0.010mol，Qc=$\frac{0.0{8}^{2}}{0.01}$=0.64＞K=0.36，平衡逆向進行，
答：計算判斷反應進行的方向是逆向進行．

點評 本題考查化學平衡的有關計算、化學平衡的影響因素與平衡圖象分析，平衡常數計算應用，注意基礎知識的積累掌握，題目難度中等．