Question

【題目】80 ℃時，將0.4 mol的四氧化二氮氣體充入2 L已抽空的固定容積的密閉容器中，隔一段時間對該容器內的物質進行分析，得到如下數據：

時間/s c(mol·L－1)	0	20	40	60	80	100
c(N2O4)	0.20	a	0.10	c	d	e
c(NO2)	0.00	0.12	b	0.22	0.22	0.22

反應進行至100 s后將反應混合物的溫度降低，發現氣體的顏色變淺。

(1)該反應的化學方程式為______________________________________________。

(2)表中b＝______，c______d(填“＜”“＝”或“＞”)。

(3)20 s時，N2O4的濃度為______mol·L－1，0～20 s內N2O4的平均反應速率為________。

(4)該反應的平衡常數表達式K＝_____，在80 ℃時該反應的平衡常數K值為________。

(5)在其他條件相同時，該反應的K值越大，表明建立平衡時________。

A．N2O4的轉化率越高 B．NO2的產量越大

C．N2O4與NO2的濃度之比越大 D．正反應進行的程度越大

E．所耗時間越少 F．容器內氣體壓強越大

Answer 1

【答案】N2O42NO2 b=0.2mol/L = 0.14 0.003mol·L－1·s－1 K= 0.54 ABDF

【解析】

(1)依據圖表數據分析，反應物和生成物分析判斷；

(2)40s時N2O4的變化濃度為0.10molL-1，則NO2的變化濃度為0.20molL-1；60s后反應達到平衡狀態，反應物或生成物的量不再隨時間的變化而變化；

(3)化學平衡的三段式列式計算，結合化學反應速率概念計算0～20s內N2O4的平均反應速率；

(4)依據化學方程式和平衡常數概念寫出平衡常數表達式，依據80°C平衡狀態下結合三段式列式計算平衡濃度計算平衡常數；

(5)根據平衡常數的定義可知，K值越大，生成物濃度越大，反應物濃度越小，則反應正向進行的程度越大，據此答題。

(1)將0.4mol的四氧化二氮氣體充入2L已抽空的固定容積的密閉容器中，反應的化學方程式為N2O42NO2；

(2)40s時N2O4的變化濃度為0.10molL-1，則NO2的變化濃度為0.20molL-1，則b的值為0.20molL-1；60s后反應達到平衡狀態，反應物或生成物的量不再隨時間的變化而變化，即c=d；

(3)進行到20S；

N2O4 2NO2

起始量(mol) 0.4 0

變化量(mol) 0.12 0.24

20S末(mol) 0.28 0.24

20s時，N2O4的濃度==0.14mol/L；0～20s內N2O4的平均反應速率==0.003mol·L－1·s－1；

(4)N2O42NO2，平衡常數K=；

80°C平衡狀態就是反應達到60S時的狀態，平衡濃度c(NO2)=0.22mol/L，c(N2O4)=0.09mol/L；平衡常數K===0.54；

(5)根據平衡常數的定義可知，K值越大，生成物濃度越大，反應物濃度越小，則反應正向進行的程度越大；

A．反應正向進行，K值越大，N2O4的轉化率越高，故A正確；

B．反應正向進行，K值越大，NO2的產量越大，故B正確；

C．K值越大，生成物濃度越大，反應物濃度越小，N2O4與NO2的濃度之比越小，故C錯誤；

D．K值越大，生成物濃度越大，反應物濃度越小，則反應正向進行的程度越大，故D正確；

E．平衡常數與達到平衡所消耗的時間無必然聯系，故E錯誤；

F．恒溫恒容條件下，容器內氣體壓強越大，說明生成的NO2的產量越大，則K值越大，故F正確；

故答案為ABDF。