Question

氮可形成多種氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等。已知NO₂和N₂O₄的結構式分別是和。實驗測得N－N鍵鍵能為167kJ·mol^－1， NO₂中氮氧鍵的平均鍵能為466 kJ·mol^－1，N₂O₄中氮氧鍵的平均鍵能為438.5 kJ·mol^－1。
（1）寫出N₂O₄轉化為NO₂的熱化學方程式：                             
（2）對反應N₂O₄(g)2NO₂(g)，在溫度為T₁、T₂時，平衡體系中NO₂的體積分數(shù)隨壓強變化曲線如圖所示。下列說法正確的是            

A．A、C兩點的反應速率：A＞C
B．B、C兩點的氣體的平均相對分子質量：B＜C
C．A、C兩點氣體的顏色：A深，C淺
D．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法
（3）在100℃時，將0.40mol的NO₂氣體充入2 L抽空的密閉容器中，每隔一定時間就對該容器內的物質進行分析，得到如下表數(shù)據(jù)：

時間（s）	0	20	40	60	80
n(NO2)/mol	0.40	n1	0.26	n3	n4
n(N2O4)/mol	0.00	0.050	n2	0.080	0.080

 
①在上述條件下，從反應開始直至20 s時，二氧化氮的平均反應速率為        
②n₃     n₄（填“>”、“<”或“=”），該反應的平衡常數(shù)K的值為             ，升高溫度后，反應2NO₂N₂O₄的平衡常數(shù)K將      （填“增大”、“減小”或“不變”）。
③若在相同情況下最初向該容器充入的是N₂O₄氣體，要達到上述同樣的平衡狀態(tài)，N₂O₄的起始濃度是_____________mol·L^－1。

Answer 1

（1）N₂O₄(g)2NO₂(g) ΔH＝＋57 kJ·mol^－1（3分）
（2）D（2分） （3）①0.0025mol·(L·s)^-1 （3分）
②=（1分），K＝2.8（2分），減�。�1分）
③0.10（2分）

試題分析：（1）由方程式N₂O₄2NO₂，舊鍵斷裂時吸收的熱量：167kJ/mol+438.5kJ/mol×4="1921" kJ/mol,形成新鍵時放出的熱量為2×2×466 kJ/mol="1864" kJ/mol，確定該反應吸熱，ΔH為＋57 kJ·mol^－1；
（2）根據(jù)圖像，A、C點的溫度相同，C點的壓強大于A點壓強，所以速率C>A;B點溫度高、而壓強小，C點溫度低、而壓強大，無法比較氣體的平均相對分子質量；C項當容器被壓縮時C點的顏色深；D項正確。
（3）結合表中N₂O₄的物質的量的變化，可求得二氧化氮的反應速率為0.0025mol·(L·s)^-1；當60s和80s時N₂O₄的物質的量不變，確定已達平衡，所以n₃=n_4；，并求得平衡常數(shù)K為2.8，而且反應吸熱，當升高溫度時，平衡逆向移動，平衡常數(shù)K減小；
N₂O₄2NO₂達平衡時兩者的濃度分別為
0.04mol/L      0.12mol/L      假設向容器中沖入N₂O₄的起始濃度為x
起始(mol/L)       x         0             
變化(mol/L)        a         2a
平衡(mol/L)       0.04       0.12      2a=0.12，a=0.06，所以x=0.1