Question

6．物質（t-BuNO）₂在正庚烷溶劑中發生如下反應：（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a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溶液中的平衡常數為1.9，若將反應溶液正庚烷改成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”）其在正庚烷溶液中的平衡轉化率．
（3）實驗測得該反應的△H=50.5kJ．mol^-1，活化能Ea=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．

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=$\frac{（2{c}_{0}α）^{2}}{{c}_{0}（1-α）}$，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．

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=$\frac{{c}^{2}[（t-BuNO）]}{c[（t-BuNO）_{2}]}$=$\frac{0.6{5}^{2}}{0.175}$=2.41，故答案為：2.41；
（2）平衡常數K=$\frac{（2{c}_{0}α）^{2}}{{c}_{0}（1-α）}$，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；
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=$\frac{（2{c}_{0}α）^{2}}{{c}_{0}（1-α）}$，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；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有利于該反應自發進行，而△H＞0，則在較高溫度下該反應能自發進行，
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．

點評 本題考查化學平衡計算、平衡常數、反應中能量變化等，注重對學生基礎知識和技能的考查，難度中等．