Question

16．物質（t-BuNO）₂在正庚烷溶劑中發(fā)生如下反應：（t-BuNO）₂?2（t-BuNO）．
（1）當（t-BuNO）₂的起始濃度（c₀）為0.50mol•L^-1時，實驗測得20℃時的平衡轉化率（α）是65%．列式計算20℃時上述反應的平衡常數K=2.41．
（2）一定溫度下，隨著（t-BuNO）₂的起始濃度增大，其平衡轉化率減小（填“增大”、“不變”或“減小”）．
已知20℃時該反應在CCl₄溶劑中的平衡常數為1.9，若將反應溶劑正庚烷改成CCl₄，并保持（t-BuNO）₂起始濃度相同，則它在CCl₄溶劑中的平衡轉化率小于（填“大于”、“等于”或“小于”）其在正庚烷溶劑中的平衡轉化率．
（3）實驗測得該反應的△H=50.5kJ•mol^-1，活化能E_a=90.4kJ•mol^-1．下列能量關系圖合理的是D．

（4）該反應的△S＞0（填“＞”、“＜”或“=”）．在較高（填“較高”或“較低”）溫度下有利于該反應自發(fā)進行．
（5）隨著該反應的進行，溶液的顏色不斷變化，分析溶液顏色與反應物（或生成物）濃度的關系（即比色分析），可以確定該化學反應的速率．用于比色分析的儀器是C．
A．pH計B．元素分析儀 C．分光光度計  D．原子吸收光譜儀
（6）通過比色分析得到30℃時（t-BuNO）₂濃度隨時間的變化關系如圖所示，請在同一圖中繪出t-BuNO濃度隨時間的變化曲線．

Answer 1

分析 （1）當（t-BuNO）₂的起始濃度c₀為0.50mol•L^-1時，實驗測得20℃時的平衡轉化率a是65%，則其濃度變化量為0.5mol/L×65%=0.325mol/L，則：
            （t-BuNO）₂?2（t-BuNO）
起始量（mol/L）：0.5          0
變化量（mol/L）：0.325        0.65
平衡量（mol/L）：0.175        0.65
代入平衡常數k=$\frac{c{\;}^{2[}（t-BuNO）]}{c[（t-BuNO）{\;}_{2}]}$計算；
（2）平衡常數K=$\frac{（2c{\;}_{0}α）{\;}^{2}}{c{\;}_{0}（1-α）}$，溫度不變，則K不變，則增大（t-BuNO）₂的起始濃度為保證K不變，則轉化率a應減小，結合平衡常數相對大小判斷在CCl₄溶劑中的平衡轉化率與在正庚烷溶液中的平衡轉化率大小關系；
（3）由實驗測得該反應的△H=+50.5 kJ•mol^-1，可知該反應是吸熱反應，則反應物的總能量低于生成物的總能量，活化能E_a=90.4 kJ•mol^-1，活化分子總能量比反應物總能量高90.4 kJ•mol^-1，則E_a-△H=39.9 kJ•mol^-1＜50.5kJ•mol^-1；
（4）由反應可知，1mol反應物參加反應時生成2mol生成物，則△S＞0，再由△H-T△S＜0有利于該反應自發(fā)進行判斷溫度；
（5）由利用溶液顏色與反應物（或生成物）濃度的關系，可以確定該化學反應的速率，給出的儀器中只有分光光度計可進行比色分析；
（6）由30℃時濃度隨時間的變化關系圖，找出不同時間（t-BuNO）₂的濃度，再計算t-BuNO濃度，描點連線即得t-BuNO濃度隨時間的變化曲線．

解答 解：（1）當（t-BuNO）₂的起始濃度c₀為0.50mol•L^-1時，實驗測得20℃時的平衡轉化率a是65%，則其濃度變化量為0.5mol/L×65%=0.325mol/L，則：
            （t-BuNO）₂?2（t-BuNO）
起始量（mol/L）：0.5         0
變化量（mol/L）：0.325       0.65
平衡量（mol/L）：0.175       0.65
平衡常數K=$\frac{c{\;}^{2[}（t-BuNO）]}{c[（t-BuNO）{\;}_{2}]}$=$\frac{0.65{\;}^{2}}{0.175}$=2.41，
故答案為：2.41；
（2）平衡常數K=$\frac{（2c{\;}_{0}α）{\;}^{2}}{c{\;}_{0}（1-α）}$，溫度不變，則K不變，則增大（t-BuNO）₂的起始濃度為保證K不變，則轉化率a應減�。�
20℃時該反應在CCl₄溶劑中的平衡常數為1.9＜2.4，保持（t-BuNO）₂起始濃度相同時，由K=$\frac{（2c{\;}_{0}α）{\;}^{2}}{c{\;}_{0}（1-α）}$，則轉化率a應小于其在正庚烷溶劑中的平衡轉化率，
故答案為：減��；小于；
（3）由實驗測得該反應的△H=+50.5 kJ•mol^-1，可知該反應是吸熱反應，則反應物的總能量低于生成物的總能量，活化能E_a=90.4 kJ•mol^-1，活化分子總能量比反應物總能量高90.4 kJ•mol^-1，則E_a-△H=39.9 kJ•mol^-1＜50.5kJ•mol^-1，圖象中D符合，
故選：D；
（4）由反應可知，1mol反應物參加反應時生成2mol生成物，則△S＞0，再由△H-T△S＜0有利于該反應自發(fā)進行，而△H＞0，則在較高溫度下該反應能自發(fā)進行，
故答案為：＞；較高；
（5）由利用溶液顏色與反應物（或生成物）濃度的關系，可以確定該化學反應的速率，給出的儀器中只有分光光度計可進行比色分析，
故答案為：C；
（6）根據30℃時濃度隨時間的變化關系圖，找出不同時間（t-BuNO）₂的濃度，再計算BuNO濃度，描點連線即得t-BuNO濃度隨時間的變化曲線，如0min時，（t-BuNO）₂的濃度0.05mol/L，t-BuNO濃度為0；0.5min時，（t-BuNO）₂的濃度0.04mol/L，t-BuNO濃度為0.02mol/L；依次計算描點連線，，
故答案為：．

點評 本題考查學生利用化學平衡常數及化學平衡的三段法計算來分析解答，考查知識點較集中，注重對學生基礎知識和技能的考查，并訓練學生分析圖象、畫圖象的能力，題目難度較大．