Question

5．向2L的密閉容器中充入7.6mol NO和3.8mol O₂，發(fā)生如下反應(yīng)：
①2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g） ②2NO₂（g）?N₂O₄（g）
測得NO₂和N₂O₄的濃度變化如圖所示，0～10min維持容器溫度為T₁℃，10min后升高并維持容器的溫度為T₂℃．
（1）計算前5min N₂O₄反應(yīng)的平均速率．
（2）計算T₁℃時反應(yīng)②的化學(xué)平衡常數(shù)．
（3）若起始時向該容器中充入3.6mol NO₂和2.0mol N₂O₄，判斷T₁℃時反應(yīng)②進行的方向，并計算達到平衡時N₂O₄的物質(zhì)的量．

Answer 1

分析 （1）從圖可知5min時N₂O₄濃度為0.9mol/L，由v=$\frac{△c}{△t}$計算反應(yīng)速率；
（2）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積之比計算；
（3）起始時向該容器中充入3.6mol NO₂和2.0mol N₂O₄，計算此時的Qc與K比較可得反應(yīng)進行的方向，設(shè)反應(yīng)轉(zhuǎn)化的四氧化二氮為x，根據(jù)相同溫度下，K不變，列式計算．

解答 解：（1）從圖可知5min時N₂O₄濃度為0.9mol/L，則前5min反應(yīng)的平均速率v（N₂O₄）=$\frac{0.9mol/L}{5min}$=0.18mol/（L•min）；
答：前5min N₂O₄反應(yīng)的平均速率0.18mol/（L•min）；
（2）T₁℃時反應(yīng)②2NO₂（g）?N₂O₄（g）的在5min達到平衡，此時N₂O₄濃度為0.9mol/L，NO₂濃度為1.5mol/L，則化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{\;}（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.9}{1．{5}^{2}}$=0.4；
答：T₁℃時反應(yīng)②的化學(xué)平衡常數(shù)為0.4；
（3）起始時向該容器中充入3.6mol NO₂和2.0mol N₂O₄，此時Qc=$\frac{2.0mol÷2L}{（3.6÷2L）^{2}}$=0.31＜K，反應(yīng)正向進行；
設(shè)轉(zhuǎn)化四氧化二氮為x，列三段式：
        2NO₂（g）?N₂O₄（g）
c始：1.8               1.0
c轉(zhuǎn)：2x                 x
c平：1.8-2x          1.0+x
相同溫度下，K不變，則$\frac{1+x}{（1.8-2x）^{2}}$═0.4，得x=0.1，
則平衡時N₂O₄的物質(zhì)的量為（1+0.1）mol/L×2L=2.2mol；
答：若起始時向該容器中充入3.6mol NO₂和2.0mol N₂O₄，T₁℃時反應(yīng)②向著正方向進行；達到平衡時N₂O₄的物質(zhì)的量2.2mol．

點評 本題考查學(xué)生化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的有關(guān)計算知識，屬于綜合知識的考查，注意知識的歸納和整理是關(guān)鍵，難度不大．