Question

在100℃时，将0.40mol的二氧化氮气体充入2L抽真空的密闭容器中，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表数据：

时间（s）	0	20	40	60	80
n（NO2）/mol	0.40	n1	0.26	n3	n4
n（N2O4）/mol	0.00	0.05	n2	0.08	0.08

（1）上述条件下，反应开始至20s时，二氧化氮的平均反应速率为______mol?L^-1?min^-1．
（2）n₃______n₄（填“＞”、“＜”或“=”），该反应的平衡常数值为______；
（3）若在相同情况下最初向该容器充入的是四氧化二氮气体，要达到上述同样的平衡状态，四氧化二氮的起始浓度是______mol/L，假设在80s时达到平衡，请在如图所示的图中画出并标明该条件下此反应中N₂O₄和NO₂的浓度随时间变化的曲线．
（4）在（3）中条件下达到平衡后四氧化二氮的转化率为______．
（5）达到平衡后，如升高温度，气体颜色会变深，则升高温度后，反应2NO₂?N₂O₄的平衡常数将______（填“增大”、“减小”或“不变”）

Answer 1

（1）由表中数据可知，从反应开始直至20s时，v（N₂O₄）=

0.05mol 2L

20s 60s/min

=0.075mol?L^-1?min^-1，则v（NO₂）=2v（N₂O₄）=2×0.075mol?L^-1?min^-1=0.015mol?L^-1?min^-1，
故答案为：0.15；
（2）反应达到60s时达到化学平衡状态，二氧化氮的物质的量不再变化，所以n₃=n₄，
根据反应方程式计算：2NO₂ ?N₂O₄
初始：0.4mol 0
转化：0.16mol 0.08mol
平衡：0.24mol 0.08mol
则平衡时的浓度分别为：c（N₂O₄）=

0.08mol

2L

=0.04mol/L，c（NO₂）=

0.24mol

2L

=0.12mol/L，
k=

c(N2O4)

c(NO2)

=

0.04mol/L

0.12mol/L×0.12mol/L

=2.8（mol/L）^-1，
故答案为：=；2.8；
（3）根据反应 2NO₂ ?N₂O₄可知，0.4molNO₂与0.2molN₂O₄相当，若在相同情况下最初向该容器充入的是四氧化二氮气体，要达到上述同样的平衡状态，四氧化二氮的起始浓度是：

0.2mol

2L

=0.1mol/L；从放入N₂O₄到平衡时需要80s，初始加入的N₂O₄为0.2mol，物质的量浓度为0.1mol/L，二氧化氮浓度为0；终点N₂O₄的浓度为0.04mol/L，终点二氧化氮浓度为0.12mol/L，图象可取20s，40s，80s等几个点用平滑曲线来连接，该条件下此反应中N₂O₄和NO₂的浓度随时间变化的曲线为：，故答案为：0.1mol/L；；
（5）根据等效平衡，在（4）中条件下达到平衡后四氧化二氮的物质的量为0.08mol，与充入二氧化氮为相同平衡状态，则反应的四氧化二氮的物质的量为0.2mol-0.08mol=0.012mol，所以达到平衡后四氧化二氮的转化率为转化率为：

0.012mol

0.2mol

=60%，
故答案为：60%；
（6）升高温度，气体颜色会变深，说明升高温度平衡向左移动，二氧化氮浓度增大，四氧化二氮浓度减小，化学平衡常数减小，故答案为：减小．