Question

在100℃時，將0.200 mol的四氧化二氮氣體充入2L抽空的密閉容器中，每隔一定時間對該容器內的物質進行分析，得到如下表格：

時間	0	20	40	60	80	100
c(N2O4)	0.100	c1	0.050	c3	a	b
c(NO2)	0.000	0.060	c2	0.120	0.120	0.120

試填空：
（1）該反應的化學方程式為_________________________________，達到平衡時四氧化二氮的轉化率為________%。
（2）20s時四氧化二氮的濃度c₁=________mol·L^-1，在0～20s時間段內，四氧化二氮的平均反應速率為________mol?L^-1?s^-1。
（3）若在相同情況下最初向容器中充入的是二氧化氮氣體，要達到上述同樣的平衡狀態，二氧化氮的初始濃度為________mol?L^-1。

Answer 1

（1）N₂O₄2NO_2， 60% （2）0.070  ，0.0015   (3)0.2 （每空2分）

試題分析：（1）根據表中數據可知，N₂O₄是反應物，NO₂是生成物，所以該反應的化學方程式為N₂O₄2NO₂。平衡時NO₂的濃度是0.120mol/L，則根據方程式可知消耗N₂O₄的濃度是0.120mol/L÷2＝0.060mol/L，因此NO₂的轉化率是。
（2）（2）20s時NO₂的濃度是0.060mol/L，則消耗N₂O₄的濃度是0.030mol/L，所以四氧化二氮的濃度c₁=0.100mol/L－0.030mol/L＝0.070mol/L。則在0～20s時間段內，四氧化二氮的平均反應速率為0.030mol/L÷20s＝0.0015_mol?L^-1?s^-1。
（3）由于N₂O₄的最初濃度是0.100mol/L，完全轉化為NO₂時，NO₂的濃度應該是0.200mol/L，所以若在相同情況下最初向容器中充入的是二氧化氮氣體，要達到上述同樣的平衡狀態，二氧化氮的初始濃度為0.200mol/L。
點評：該題是中等難度的試題，試題基礎性強，難易適中，側重對學生基礎知識的鞏固與訓練，有助于培養學生的應試能力，提高學生的學習效率。該題的難點是等效平衡的判斷和應用，學生需要明確的是所謂等效平衡是指外界條件相同時，同一可逆反應只要起始濃度相當，無論經過何種途徑，都可以達到相同的平衡狀態。等效平衡的判斷及處理一般步驟是：進行等效轉化——邊倒法，即按照反應方程式的計量數之比轉化到同一邊的量，與題干所給起始投料情況比較即可。