Question

在100℃時，將0.4mol的二氧化氮氣體充入2L抽真空的密閉容器中，每隔一定時間就對該容器內的物質進行分析，得到如下表數據：

時間（s）	0	20	40	60	80
n（NO2）/mol	0.4	n1	0.26	n3	n4
n（N2O4）/mol	0	0.05	n2	0.08	0.08

（1）在上述條件下，從反應開始直至20s時，二氧化氮的平均反應速率為______mol?L^-1?min^-1．
（2）n₃______n₄（填“＞”、“＜”或“=”），該反應的平衡常數的值為______；
（3）若在相同情況下最初向該容器充入的是四氧化二氮氣體，要達到上述同樣的平衡狀態，四氧化二氮的起始濃度是______mol/L．
（4）假設從放入N₂O₄到平衡時需要80s，請在右圖中畫出并標明該條件下此反應中N₂O₄濃度隨時間變化的曲線．
（5）在（4）中條件下達到平衡后四氧化二氮的轉化率為______，混合氣體的平均摩爾質量為______g．mol^-1．
（6）達到平衡后，如升高溫度，氣體顏色會變深，則升高溫度后，反應2NO₂

N₂O₄的平衡常數將______（填“增大”、“減小”或“不變”）
（7）達到平衡后，如向該密閉容器中再充入0.32molHe氣，并把容器體積擴大為4L，則平衡2NO₂

N₂O₄將______．（填“向左移動”、“向右移動”或“不移動”）．
（8）達到平衡后，如果縮小容器的體積，則氣體的顏色變化是先變深后變淺，但比原來的顏色深，試用平衡移動原理解釋其變化的原因______．

Answer 1

（1）由表中數據可知，，從反應開始直至20s時，v（N₂O₄）=

0.05mol 2L

20s

=0.00125mol?L^-1?min^-1，則v（NO₂）=2v（N₂O₄）=2×0.00125mol?L^-1?min^-1=0.0025 mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.0025 mol?L^-1?min^-1；
（2）反應達到60s時達到化學平衡狀態，二氧化氮的物質的量不再變化，所以n₃=n₄，
根據反應方程式計算：
       2NO₂



N₂O₄
初始：0.4mol     0
轉化：0.16mol     0.08mol
平衡：0.24mol     0.08mol
則平衡時的濃度分別為：c（N₂O₄）=0.04mol/L，c（NO₂）=0.12mol/L，
k=

c(N2O4)

c2(NO2)

=

0.04mol/L

0.12mol/L×0.12mol/L

=2.8（mol/L）^-1，
故答案為：=；2.8；
（3）根據反應 2NO₂



N₂O₄可知，0.4molNO₂與0.2molN₂O₄相當，若在相同情況下最初向該容器充入的是四氧化二氮氣體，要達到上述同樣的平衡狀態，四氧化二氮的起始濃度是

0.2mol

2L

=0.1mol/L，故答案為：0.1mol/L；
（4）從放入N₂O₄到平衡時需要80s，初始加入的N₂O₄為0.2mol，物質的量濃度為0.1mol/L，圖象可取20s，40s，80s等幾個點用平滑曲線來連接，故答案為：

；
（5）根據等效平衡，在（4）中條件下達到平衡后四氧化二氮的物質的量為0.08mol，與充入二氧化氮為相同平衡狀態，則反應的四氧化二氮的物質的量為0.2mol-0，08mol=0.012mol，所以轉化率為：

0.012mol

0.2mol

× 100=60%，混合氣體的平均摩爾質量與初始加入二氧化氮時混合氣體的平均摩爾質量相等，

.

M

=

0.24mol×46g/moL+0.08mol×92g/mol

0.24mol+0.08mol

=57.5g．mol^-1，故答案為：60%；57.5g．mol^-1；
（6）升高溫度，氣體顏色會變深，說明升高溫度平衡向左移動，平衡常數減小，故答案為：減小；
（7）向該密閉容器中再充入0.32molHe氣，并把容器體積擴大為4L，He為惰性氣體，不參與反應，增大體積，對參加反應的氣體來說，相當于是壓強減小，則平衡左移，
故答案為：向左移動；
（8）縮小體積濃度增大，顏色加深，平衡向右移動，c（NO₂）的濃度減小，但比原來的濃度要大，符合勒夏特列原理，
故答案為：縮小容器體積，壓強增大，c（NO₂）的濃度變大，顏色加深；增大壓強，平衡正向移動，c（NO₂）的濃度減小，但比原來的濃度要大，所以看到氣體顏色先變深，后變淺，但比原來深．