Question

3．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），隨溫度的升高，混合氣體的顏色變深．
回答下列問題：
（1）反應的△H＞0（填“＞”或“＜”）；100℃時，體系中各物質濃度隨時間變化如圖所示．在0～60s時段，反應速率v（NO₂）為0.002mol•L^-1•s^-1；達到平衡時N₂O₄的轉化率為60%．
（2）100℃時達平衡后，改變反應溫度為T，c（NO₂）以0.0040mol•L^-1•s^-1的平均速率增加，經10s又達到平衡．
①T＞100℃（填“＞”或“＜”），判斷理由是c（NO₂）增大平衡正向移動，正反應為吸熱反應，故溫度升高．
②計算溫度T時反應的平衡常數K=1.28．

Answer 1

分析 （1）隨溫度的升高，混合氣體的顏色變深，平衡向正反應方向移動，據此判斷反應熱；根據v=$\frac{△c}{△t}$計算在0～60s時段反應速率v（NO₂）；根據轉化率=$\frac{反應消耗的濃度}{初始濃度}$×100%計算達到平衡時N₂O₄的轉化率；
（2）①N₂O₄的濃度降低，平衡向正反應方向移動，由于正反應方向吸熱，T＞100℃；
②計算出T℃時N₂O₄、NO₂的濃度，然后根據平衡常數的表達式計算出該溫度下該反應的平衡常數．

解答 解：（1）隨溫度的升高，混合氣體的顏色變深，化學平衡向正反應方向移動，即△H＞0；
0～60s時段，NO₂濃度變化為：0.12mol/L，v（NO₂）=$\frac{0.12mol/L}{60s}$=0.002mol•L^-1•s^-1；
平衡時N₂O₄的濃度為0.040mol/L，則N₂O₄的轉化率為：$\frac{0.10-0.04}{0.1}$×100%=60%，
故答案為：＞；0.002；60%；
（2）①100℃時達平衡后，改變反應溫度為T，c（NO₂）以0.0040mol•L^-1•s^-1的平均速率增加，升高溫度后平衡向正反應方向移動，由于正反應方向吸熱，T＞100℃，
故答案為：＞；c（NO₂）增大平衡正向移動，正反應為吸熱反應，故溫度升高；
②平衡時，c（NO₂）=0.120mol•L^-1+0.0040mol•L^-1•s^-1×10s=0.16mol•L^-1，c（N₂O₄）=0.040mol•L^-1-0.0040mol•L^-1•s^-1×$\frac{1}{2}$×10s=0.020mol•L^-1，
則溫度T時反應的平衡常數為：K=$\frac{（0.016）^{2}}{0.020}$=1.28，
故答案為：1.28．

點評 本題考查了化學平衡常數的計算，題目難度中等，明確圖象曲線變化的含義為解答關鍵，注意掌握化學反應速率、化學平衡常數的概念及表達式，明確化學平衡及其影響為解答關鍵，試題培養了學生的分析能力及化學計算能力．