Question

【題目】【2014新課標2】在容積為1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，發生反應N2O4(g)2NO2(g)，隨溫度升高，混合氣體的顏色變深。

回答下列問題：

（1）反應的△H 0（填“大于”或“小于”）；100℃時，體系中各物質濃度隨時間變化如上圖所示。在0~60s時段，反應速率v(N2O4)為 molL-1s-1；反應的平衡常數K1為 。

（2）100℃時達到平衡后，改變反應溫度為T，c(N2O4)以0.0020 molL-1s-1的平均速率降低，經10s又達到平衡。

a：T 100℃（填“大于”或“小于”），判斷理由是 。

b：列式計算溫度T時反應的平衡常數K2 。

（3）溫度T時反應達平衡后，將反應容器的容積減少一半，平衡向 （填“正反應”或“逆反應”）方向移動，判斷理由是 。

Answer 1

【答案】

（1）大于 0.001 0.36 mol·L—1。

（2）a：大于；

反應正方向吸熱，反應向吸熱方向進行，故溫度升高

b：平衡時，c（NO2）=0.120 mol·L—1+0.002 mol·L—1·s—1×10s×2=0.160mol·L—1

c（N2O4）=0.040 mol·L—1—0.002 mol·L—1·s—1×10s=0.02 mol·L—1

K2= （0.160mol·L—1）2/0.020mol·L—1=1.3mol·L—1

（3）逆反應 對氣體分子數增大的反應，增大壓強平衡向逆反應方向移動

【解析】本題的解題要點為：熟悉化學反應速率、化學平衡常數的概念及相關計算公式，掌握外界條件對化學反應速率和化學平衡的影響規律。做題時一定要認真審題，看清題干提供的文字信息和數據，準確分析題給圖像的相關信息，抓住“c(N2O4)以0.0020 molL-1s-1的平均速率降低”等關鍵字眼，準確進行相關的數學計算。

（1）根據題意結合反應N2O4(g)2NO2(g)知，隨溫度升高，混合氣體的顏色變深，則二氧化氮的濃度增大，說明平衡向正反應方向移動；根據溫度對化學平衡的影響規律：“當其他條件不變時，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動”知，該反應正反應方向為吸熱反應，△H大于0。根據題給圖像知，0——60s時段，N2O4的物質的量濃度由0.100 mol·L—1降低為0.040 mol·L—1，物質的量濃度變化為0.060 mol·L—1，根據公式v=△c/△t計算，v (N2O4)= 0.060 mol·L—1/60s=0.001 mol·L—1·s—1；分析題給圖像知，二氧化氮的平衡濃度為0.120 mol·L—1，四氧化二氮的平衡濃度為0.040 mol·L—1，結合反應N2O4(g)2NO2(g)知，K1= [NO2 ]2/[N2O4]= （0.120mol·L—1）2/0.040mol·L—1=0.36 mol·L—1。

（2）a：根據題意知，改變反應溫度為T后，c(N2O4)以0.0020 molL-1s-1的平均速率降低，即反應N2O4(g)2NO2(g)平衡向正反應方向移動，又該反應正反應為吸熱反應，故改變的條件為升高溫度，T大于1000C，答案為：大于；反應正方向吸熱，反應向吸熱方向進行，故溫度升高；

b：根據題意知，平衡時，c（NO2）=0.120 mol·L—1+0.002 mol·L—1·s—1×10s×2=0.160mol·L—1，

c（N2O4）=0.040 mol·L—1—0.002 mol·L—1·s—1×10s=0.02 mol·L—1，

K2= [NO2 ]2/[N2O4]= （0.160mol·L—1）2/0.020mol·L—1=1.3mol·L—1。

（3）根據題意知，反應達平衡后，將反應容器的體積減小一半，即增大壓強，根據壓強對化學平衡的影響規律：“當其他條件不變時，增大壓強，平衡向氣體物質系數減小的方向移動”知，反應N2O4(g)2NO2(g)的平衡向逆反應方向移動，答案為：逆反應 對氣體分子數增大的反應，增大壓強平衡向逆反應方向移動。