Question

2．在容積為1.00L的容器中，通入一定量的N₂O₄，發生反應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）反應的△H大于0（填“大于”“小于”）；100℃時，體系中各物質濃度隨時間變化如上圖所示．在0～60s時段，反應速率v（N₂O₄）為0.001mol?L^-1?s^-1，平衡時混合氣體中NO₂的體積分數為75%．
（2）100℃時達到平衡后，改變反應溫度為T，c（N₂O₄）以0.0020mol?L^-1?s^-1的平均速率降低，經10s又達到平衡．
①T大于100℃（填“大于”“小于”）
②列式計算溫度T時反應的平衡常數K=1.28．
（3）溫度T時反應達平衡后，向容器中，迅速充入含0.08mol的NO₂和0.08mol N₂O₄ 的混合氣體，此時速率關系v（正）大于 v（逆）．（填“大于”，“等于”，或“小于”）

Answer 1

分析 （1）隨溫度升高，混合氣體的顏色變深，說明升高溫度平衡正向移動，則正反應為吸熱反應；根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（N₂O₄），平衡時混合氣體中NO₂的體積分數=$\frac{二氧化氮濃度}{混合氣體總濃度}$×100%；
（2）①改變溫度后，N₂O₄的濃度降低，平衡向正反應方向移動，由于正反應吸熱反應，升高溫度平衡正向移動；
②平衡時，c（NO₂）=0.120mol•L^-1+0.0020mol•L^-1•s^-1×10s×2=0.16mol•L^-1，c（N₂O₄）=0.040mol•L^-1-0.0020mol•L^-1•s^-1×10s=0.020mol•L^-1，代入平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$計算；
（3）計算此時濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態，若Qc＜K，反應向正反應進行，若Qc＞K，反應向逆反應進行，進而判斷v（正）、v（逆）相對大小．

解答 解：（1）隨溫度的升高，混合氣體的顏色變深，說明升高溫度平衡正向移動，則正反應為吸熱反應，即△H＞0；
0～60s時段，N₂O₄濃度變化為：0.1mol/L-0.04mol/L=0.06mol/L，v（N₂O₄）=$\frac{0.06mol/L}{60s}$=0.0010mol•L^-1•s^-1；
平衡時混合氣體中NO₂的體積分數=$\frac{0.12mol/L}{（0.12+0.04）mol/L}$×100%=75%，
故答案為：大于；0.0010mol•L^-1•s^-1；75%；
（2）①改變溫度后，N₂O₄的濃度降低，平衡向正反應方向移動，由于正反應吸熱反應，升高溫度平衡正向移動，故T＞100℃，故答案為：大于；
②平衡時，c（NO₂）=0.120mol•L^-1+0.0020mol•L^-1•s^-1×10s×2=0.16mol•L^-1，c（N₂O₄）=0.040mol•L^-1-0.0020mol•L^-1•s^-1×10s=0.020mol•L^-1，故K₂=$\frac{0.1{6}^{2}}{0.02}$=1.28，故答案為：1.28；
（3）溫度T時反應達平衡后，向容器中，迅速充入含0.08mol的NO₂和0.08mol N₂O₄ 的混合氣體，容器體積為1L，則此時濃度商Qc=$\frac{（0.16+0.08）^{2}}{0.02+0.08}$=0.576＜K=1.28，反應向正反應進行，則斷v（正）＞v（逆），故答案為：大于．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、平衡常數及影響因素、化學反應速率的計算等，難度不大，有利于基礎知識的鞏固．