Question

在容積為1.00 L的容器中，通入一定量的N₂O₄，發(fā)生反應(yīng)N₂O₄(g)2NO₂(g)，隨溫度升高，混合氣體的顏色變深。

回答下列問題：

(1)反應(yīng)的ΔH________0(填“大于”或“小于”)；100 ℃時，體系中各物質(zhì)濃度隨時間變化如圖所示。在0～60 s時段，反應(yīng)速率v(N₂O₄)為__________mol·L^－1·s^－1，反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁為______________。

(2)100 ℃時達(dá)平衡后，改變反應(yīng)溫度為T，c(N₂O₄)以0.002 0 mol·L^－1·s^－1的平均速率降低，經(jīng)10 s又達(dá)到平衡。

①T________100 ℃(填“大于”或“小于”)，判斷理由是______________________________。

②列式計算溫度T時反應(yīng)的平衡常數(shù)K₂______________。

(3)溫度T時反應(yīng)達(dá)平衡后，將反應(yīng)容器的容積減少一半，平衡向________(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向移動，判斷理由______________________________________________________                 ___________         _______________。

Answer 1

解析　(1)由題意及圖示知，在1.00 L的容器中，通入0.100 mol的N₂O₄，發(fā)生反應(yīng)：N₂O₄(g)2NO₂(g)，隨溫度升高混合氣體的顏色變深，說明反應(yīng)向生成NO₂的方向移動，即向正反應(yīng)方向移動，所以正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即ΔH>0；由圖示知60 s時該反應(yīng)達(dá)到平衡，消耗N₂O₄為0.100 mol·L^－1－0.040 mol·L^－1＝0.060 mol·L^－1，根據(jù)v＝可知：v(N₂O₄)＝＝0.001 0 mol·L^－1·s^－1；求平衡常數(shù)

可利用三段式：

　　　　　　　　N₂O₄(g)2NO₂(g)

起始量/(mol·L^－1)  0.100      0

轉(zhuǎn)化量/(mol·L^－1)  0.060      0.120

平衡量/(mol·L^－1)  0.040      0.120

K₁＝＝＝0.36 mol·L^－1

(2)100 ℃時達(dá)平衡后，改變反應(yīng)溫度為T，c(N₂O₄)降低，說明平衡N₂O₄(g)2NO₂(g)向正反應(yīng)方向移動，根據(jù)勒夏特列原理，溫度升高，向吸熱反應(yīng)方向移動，即向正反應(yīng)方向移動，故T>100 ℃，由c(N₂O₄)以0.002 0 mol·L^－1·s^－1的平均速率降低，經(jīng)10 s又達(dá)到平衡，可知此時消耗N₂O₄ 0.002 0 mol·L^－1·s^－1×10 s＝0.020 mol·L^－1，由三段式：

　　　　　　　　N₂O₄(g)2NO₂(g)

起始量/(mol·L^－1)  0.040  0.120

轉(zhuǎn)化量/(mol·L^－1)  0.020  0.040

平衡量/(mol·L^－1)  0.020  0.160

K₂＝＝≈1.3 mol·L^－1

(3)溫度T時反應(yīng)達(dá)到平衡后，將反應(yīng)容器的容積減少一半，壓強(qiáng)增大，平衡會向氣體體積減小的方向移動，該反應(yīng)逆反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，故平衡向逆反應(yīng)方向移動。

答案　(1)大于　0.001 0　0.36 mol·L^－1

(2)大于

反應(yīng)正方向吸熱，反應(yīng)向吸熱方向進(jìn)行，故溫度升高

平衡時，c(NO₂)＝0.120 mol·L^－1＋0.002 0 mol·L^－1·s^－1×10 s×2＝0.160 mol·L^－1

c(N₂O₄)＝0.040 mol·L^－1－0.002 0 mol·L^－1·s^－1×10 s＝0.020 mol·L^－1

K₂＝≈1.3 mol·L^－1

(3)逆反應(yīng)　對氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方向移動