Question

4．100℃時(shí)，若將0.100mol N₂O₄氣體充入1L恒容密閉容器中達(dá)平衡時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0．c （NO₂）和c（N₂O₄）隨時(shí)間（0～100s）變化如圖1，NO₂和N₂O₄的生成速率與其濃度的關(guān)系如圖2．

（1）圖1中100～120s時(shí)段，化學(xué)反應(yīng)速率v（NO₂）=0.002mol/（L•s）；（下列能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是cd（填字母）．
a．2v（N₂O₄）=v（NO₂）b．混合氣體的密度不再改變
c．體系的顏色不再改變d．混合氣體的壓強(qiáng)不再改變
（2）根據(jù)圖1中有關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算100℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0.1{2}^{2}}{0.04}$=0.36mol/L（列式并計(jì)算）．
（3）若100℃時(shí)達(dá)平衡后，改變反應(yīng)溫度為T(mén)，c （NO₂）以0.0020mol•L^-1•s^-1的平均速率升高，經(jīng)半分鐘又達(dá)到平衡．
①則T＞100℃（填“＞”、“＜”或“=”），溫度為T(mén)時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)K₂=3.24mol/L．
②溫度T時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡后，將反應(yīng)容器的容積增大一倍，N₂O₄的轉(zhuǎn)化率增大（填“增大”“減小”“不變”），判斷理由是體積增大，壓強(qiáng)減小，其它條件不變的，平衡向右移動(dòng)，N₂O₄的轉(zhuǎn)化率增大．
（4）圖2中，A點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)所處的狀態(tài)為c（填字母）．
a．平衡狀態(tài)　b．向正反應(yīng)方向移動(dòng)   c．向逆反應(yīng)方向移動(dòng)　d．無(wú)法判斷
判斷理由是A點(diǎn)的NO₂和N₂O₄的生成速率數(shù)值相同，根據(jù)計(jì)量數(shù)的比值可以看出v逆＞v正，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)．

Answer 1

分析 （1）100℃時(shí)，若將0.100mol N₂O₄氣體充入1L恒容密閉容器中達(dá)平衡時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0，圖1中100～120s時(shí)段，二氧化氮濃度減小0.120mol/L-0.080mol/L=0.040mol/L，反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$；根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（2）根據(jù)圖1中有關(guān)數(shù)據(jù)，得到平衡濃度計(jì)算100℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
（3）①改變反應(yīng)溫度為T(mén)，c （NO₂）以0.0020mol•L^-1•s^-1的平均速率升高，說(shuō)明是升溫T＞100℃；這30s內(nèi)△c（NO₂）=0.0020mol/（L．s）×30s=0.06mol/L，
則再次達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)c（NO₂）=（0.120+0.06）mol/L=0.18mol/L，
這30s內(nèi)△c（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$△c（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.06mol/L=0.03mol/L，
平衡時(shí)c（N₂O₄）=0.040mol/L-0.03mol/L=0.01mol/L，
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
②溫度T時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡后，將反應(yīng)容器的容積增大一倍，壓強(qiáng)減小，根據(jù)反應(yīng)前后氣體體積大小判斷化學(xué)平衡移動(dòng)方向；
（4）A點(diǎn)的NO₂和N₂O₄ 的生成速率數(shù)值相同，根據(jù)計(jì)量數(shù)的比值分析判斷．

解答 解：（1）圖1中100～120s時(shí)段，二氧化氮濃度減小0.120mol/L-0.080mol/L=0.040mol/L，反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.040mol/L}{120s-100s}$=0.002mol/（L•s），
N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0，為氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，
a．速率之比為化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比為正反應(yīng)速率之比，2v（N₂O₄）=v（NO₂），不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相同，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；
b．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量和體積不變，混合氣體的密度始終不變，密度不再改變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；
c．二氧化氮為紅棕色氣體，四氧化二氮為無(wú)色氣體，體系的顏色不再改變，說(shuō)明氣體濃度不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；
d．反應(yīng)前后氣體壓強(qiáng)增大，混合氣體的壓強(qiáng)不再改變說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d正確；
故答案為：0.002mol/（L•s）； cd；
（2）根據(jù)圖1中有關(guān)數(shù)據(jù)，100°C時(shí)NO₂平衡濃度0.120mol/L，N₂O₄平衡濃度為0.040mol/L，計(jì)算100℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0.1{2}^{2}}{0.04}$=0.36mol/L，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0.1{2}^{2}}{0.04}$=0.36mol/L；
（3）①改變反應(yīng)溫度為T(mén)，c （NO₂）以0.0020mol•L^-1•s^-1的平均速率升高，改變條件為升溫，即T大于100℃，這30s內(nèi)△c（NO₂）=0.0020mol/（L．s）×30s=0.06mol/L，
則再次達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)c（NO₂）=（0.120+0.06）mol/L=0.18mol/L，
這30s內(nèi)△c（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$△c（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.06mol/L=0.03mol/L，
平衡時(shí)c（N₂O₄）=0.040mol/L-0.03mol/L=0.01mol/L，
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0.1{8}^{2}}{0.01}$=3.24mol/L；
故答案為：＞；3.24 mol/L；
②溫度T時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡后，將反應(yīng)容器的容積增大一倍，容器中氣體壓強(qiáng)減小，平衡正向進(jìn)行，N₂O₄的轉(zhuǎn)化率增大，
故答案為：增大；體積增大，壓強(qiáng)減小，其它條件不變的，平衡向右移動(dòng)，N₂O₄的轉(zhuǎn)化率增大；
（4）A點(diǎn)的NO₂和N₂O₄ 的生成速率數(shù)值相同，根據(jù)計(jì)量數(shù)的比值可以看出二氧化氮和四氧化二氮反應(yīng)速率之比為2：1，則v逆＞v正，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，
故答案為：c；   A點(diǎn)的NO₂和N₂O₄ 的生成速率數(shù)值相同，根據(jù)計(jì)量數(shù)的比值可以看出v逆＞v正，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡的計(jì)算和外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響、化學(xué)反應(yīng)速率影響因素和計(jì)算、平衡常數(shù)計(jì)算、圖象曲線變化的含義等，題目難度中等，注意化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與其它任何物理量都無(wú)關(guān)．