Question

在100℃时，将0.1mol的四氧化二氮气体充入1L的抽空的密闭容器中，隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到如下表格：

浓度       时间/s	0	20	40	60	80	100
c（N204）/mol?L-1	0.1	c1	0.05	c3	c3	c3
c（N02）/mol?L-1	0	0.06	c2	0.12	0.12	0.12

试回答下列问题：
（1）20s时四氧化二氮的浓度c₁=

 

，在0-20s内四氧化二氮的平均反应速率为

 

．
（2）反应进行到40s时，体系

 

（填“达到”或“没有达到”）平衡状态．
（3）下列依据中，能判断该反应已经达到化学平衡状态的是

 

（填字母）．
A．容器内压强不变；B．v_正（N₂O₄）=v_逆（NO₂）；C．c（N₂O₄）=c（NO₂）；D．混合气体的颜色不再变化
（4）100℃时，反应N₂O₄（g）?2NO₂（g）的化学平衡常数K=

 

；若在相同情况下最初向该容器中充入的是二氧化氮气体，要达到上述同样的平衡状态，二氧化氮的起始浓度是

 

．

Answer 1

考点：化学平衡建立的过程,化学平衡状态的判断,化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）由△c（NO₂），根据方程式计算△c（N₂O₄），20s的四氧化二氮的浓度=起始浓度-△c（N₂O₄）；根据v=

△c

△t

计算v（N₂O₄）；
（2）由△c（N₂O₄），根据方程式计算△c（NO₂），40s的二氧化氮的浓度=2△c（N₂O₄），再与60s时的浓度相比；
（3）根据平衡状态的判断依据判断；
（4）依据化学方程式和平衡常数概念写出平衡常数表达式，依据80°C平衡状态下结合三段式列式计算平衡浓度计算平衡常数；达到上述同样的平衡状态，为等效平衡，按化学计量数换算到N₂O₄一边，满足c（N₂O₄）为0.100mol/L．

解答： 解：（1）由表可知，20s时，c（NO₂）=0.060mol/L，所以
             N₂O₄?2 NO₂，
浓度变化：0.03mol/L     0.060mol/L
所以20s的四氧化二氮的浓度c₁=0.1mol/L-0.03mol/L=0.07mol/L；
在0s～20s内四氧化二氮的平均反应速率为v（N₂O₄）=

0.03mol/L

20s

=0.0015mol?（L?s）^-1．
故答案为：0.07mol/L；0.0015mol?（L?s）^-1．
（2）由表可知，40s时，c（N₂O₄）=0.050mol/L，
                       N₂O₄?2NO₂，
浓度变化：（0.1-0.05）mol/L    0.10mol/L
所以c₂=0.10mol/L，c₂＜0.12mol/L，即60s后反应达平衡，
故答案为：没有达到；
（3）N₂O₄?2NO₂ ，反应是气体体积增大的反应，则
A、容器内压强不变，气体的物质的量不变，该反应达平衡状态，故A正确；
B、不同物质的正逆反应速率之比等于其计量数之比是平衡状态，2v_正（N₂O₄）=v_逆（NO₂），是平衡状态，故B错误；
C、容器内各物质的浓度相等，不能证明正逆反应速率相等，故C错误；
D、混合气体的颜色不再变化，说明c（NO₂）不变，该反应达平衡状态，故D正确；
故答案为：AD； 
（4）N₂O₄2NO₂，平衡常数K=

c2(NO 2)

c(N2O 4)

，100°C时，平衡状态和60S是相同平衡状态，平衡浓度c（NO₂）=0.12mol/L，c（N₂O₄）=0.04mol/L；
平衡常数K=

c2(NO 2)

c(N 2O4)

=0.36mol?L^-1；
要达到上述同样的平衡状态，为等效平衡，按化学计量数换算到N₂O₄一边，满足c（N₂O₄）为0.100mol/L．
所以     N₂O₄?2 NO₂，
   0.1mol/L     0.20mol/L
故答案为：0.36mol?L^-1；0.20mol/L．

点评：本题考查化学平衡的有关计算、等效平衡等，难度中等，注意基础知识的积累掌握．