Question

【題目】(1)可逆反應：N2O42NO2，在體積不變的密閉容器中反應，下列說法中可判斷該反應達到平衡狀態的是 (選填序號）

①單位時間內生成2nmolNO2的同時生成n mol N2O4

②單位時間內消耗n mol N2O4的同時生成2n mol NO2

③容器中的壓強不再改變的狀態

④混合氣體的顏色不再改變的狀態

⑤混合氣體的密度不再改變的狀態

(2)373k時把0.12 mol無色的N2O4氣體通入體積500 ml的密閉容器中，發生反應：

N2O42NO2，容器中立即出現紅棕色。反應進行到2s時，測得生成NO2的物質的量為0.01 mol；反應進行到60 s時達到平衡，此時容器內N2O4與NO2的物質的量相等。請計算： （本小題要求寫出解過程）

①開始2 s內以N2O4表示的化學反應速率；

②達到平衡時體系的壓強與開始時體系的壓強之比；

③達到平衡時，體系中NO2的物質的量濃度；

④N2O4的平衡轉化率。

Answer 1

【答案】⑴①③④； (2)①0.005mol·L-1·s-1 ；a=0.04 ；②4/3；③0.16mol·L-1 ；④33.3%

【解析】(1)①單位時間內生成2nmolNO2的同時生成n mol N2O4，說明此時正逆反應速率相等，是平衡狀態；②單位時間內消耗n mol N2O4的同時生成2n molNO2，均為正反應速率，無法判斷是平衡狀態；③反應前后氣體的體積不等，故反應器中壓強不再隨時間變化時能說明反應達到平衡狀態；④NO2為紅棕色氣體，N2O4為無色氣體，故體系顏色深淺不再發生改變時能說明反應達到平衡狀態；⑤密度=，總質量不變，體積也不變，故混合氣體的密度保持不變時不能說明反應達到平衡狀態；答案為①③④；

(2)①反應進行到2s時NO2的反應速率為=0.01mol·L-1·s-1 ，則以N2O4表示的化學反應速率為×0.01mol·L-1·s-1=0.005mol·L-1·s-1 ；

② N2O42NO2

起始物質的量(mol) 0.12 0

變化物質的量(mol) n 2n

平衡物質的量(mol) 0.12-n 2n

則：0.12-n=2n，解得：n=0.04mol，根據阿伏加德羅定律可知，體積一定時，氣體的壓強與物質的量成正比，即達到平衡時體系的壓強與開始時體系的壓強之比=(0.12-+n):0.12=4:3；

③達到平衡時，體系中NO2的物質的量濃度為=0.16mol·L-1；

④N2O4的平衡轉化率為×100%=33.3%。