Question

16．在80℃時(shí)，0.40mol的N₂O₄氣體充入2L已經(jīng)抽空的固定容積的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：N₂O₄?2NO₂ △H＞0，隔一段時(shí)間對(duì)該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到如下數(shù)據(jù)：

時(shí)間（s）n（mol）	0	20	40	60	80	100
n（N2O4）	0.40	a	0.20	c	d	e
n（NO2）	0.00	0.24	b	0.52	0.60	0.60

（1）計(jì)算20s-40s內(nèi)用N₂O₄表示的平均反應(yīng)速率為0.002mol/（L•s）．
（2）80℃該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.8mol•L^-1．
（3）反應(yīng)進(jìn)行至100s后將反應(yīng)混合物的溫度降低，混合氣體的顏色變淺（填“變淺”、“變深”或“不變”）．
（4）要增大該反應(yīng)的K值，可采取的措施有（填序號(hào)）D，若要重新達(dá)到平衡時(shí)，使[NO₂]/[N₂O₄]值變小，可采取的措施有（填序號(hào)）AB．
A．增大N₂O₄的起始濃度           B．向混合氣體中通入NO₂
C．使用高效催化劑                D．升高溫度
（5）如圖是80℃時(shí)容器中N₂O₄物質(zhì)的量的變化曲線，請(qǐng)?jiān)谠搱D中補(bǔ)畫出該反應(yīng)在60℃時(shí)N₂O₄物質(zhì)的量的變化曲線．

Answer 1

分析 （1）由20s時(shí)二氧化氮物質(zhì)的量計(jì)算20s反應(yīng)的四氧化二氮的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算20s容器內(nèi)四氧化二氮的物質(zhì)的量，再計(jì)算20s～40s參加反應(yīng)的四氧化二氮的物質(zhì)的量，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（N₂O₄）；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，80s時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，計(jì)算出平衡時(shí)反應(yīng)混合物各組分的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算平衡時(shí)各組分的濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$計(jì)算；
（3）正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，二氧化氮的濃度降低；
（4）平衡常數(shù)只受溫度影響，增大該反應(yīng)的K值，應(yīng)改變溫度使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
若要重新達(dá)到平衡時(shí)，使[NO₂]/[N₂O₄]值變�。篈．增大N₂O₄的起始濃度，等效為增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)；
B．向混合氣體中通入NO₂，等效為增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)；C．使用高效催化劑，不影響平衡移動(dòng)；D．升高溫度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)；
（5）降低溫度反應(yīng)速率降低，到達(dá)平衡的時(shí)間比80℃時(shí)長，平衡逆反應(yīng)移動(dòng)，平衡時(shí)N₂O₄的物質(zhì)的量較80℃時(shí)大，以此畫圖．

解答 解：（1）20s時(shí)△n（NO₂）=0.24mol，故△n（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$△n（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.24mol=0.12mol，所以a=0.4mol-0.12mol=0.28mol，故20s～40s參加反應(yīng)的四氧化二氮的物質(zhì)的量為0.28mol-0.2mol=0.08mol，所以20s-40s內(nèi)用N₂O₄表示的平均反應(yīng)速率為$\frac{\frac{0.08mol}{2L}}{40s-20s}$=0.002mol/（L•s），
故答案為：0.002mol/（L•s）；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知80s時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，80s時(shí)△n（NO₂）=0.6mol，所以△n（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$△n（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.6mol=0.3mol，故d=0.4mol-0.3mol=0.1mol，故c（N₂O₄）=$\frac{0.1mol}{2L}$=0.05mol/L，c（NO₂）=$\frac{0.6mol}{2L}$=0.3mol/L，所以該溫度下平衡常數(shù)k=$\frac{0．{3}^{2}}{0.05}$mol•L^-1=1.8mol•L^-1，
故答案為：1.8mol•L^-1；
（3）正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，二氧化氮的濃度降低，混合氣體的顏色變淺，
故答案為：變淺；
（4）平衡常數(shù)只受溫度影響，增大該反應(yīng)的K值，應(yīng)改變溫度使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，應(yīng)升高溫度；
若要重新達(dá)到平衡時(shí)，使[NO₂]/[N₂O₄]值變小，應(yīng)改變平衡使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，
A．增大N₂O₄的起始濃度，等效為增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，[NO₂]/[N₂O₄]值變小，故A正確；
B．向混合氣體中通入NO₂，等效為增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，[NO₂]/[N₂O₄]值變小，故B正確；
C．使用高效催化劑，不影響平衡移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；
D．升高溫度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，[NO₂]/[N₂O₄]值增大，故D錯(cuò)誤，
故答案為：D；AB；
（5）降低溫度反應(yīng)速率降低，到達(dá)平衡的時(shí)間比80℃時(shí)增大，平衡逆反應(yīng)移動(dòng)，平衡時(shí)N₂O₄的物質(zhì)的量較80℃時(shí)大，故該反應(yīng)在60℃時(shí)N₂O₄物質(zhì)的量的變化曲線為：，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡移、平衡圖象等，（4）中AB選項(xiàng)等效為增大壓強(qiáng)到達(dá)平衡狀態(tài)，注意對(duì)等效平衡的理解，難度中等．