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14.N2O4(g)?2NO2(g)(正反应为吸热反应),在1.01×105Pa、47℃时,N2O4分解率为40%,在1.01×105Pa、57℃时,N2O4分解率为50%,若在1.01×105Pa、47℃时,体积为2L的平衡混合物在保持压强不变的情况下升温至57℃并达到平衡,则平衡混合气体的体积是多少升?

分析 假设N2O4(g)的起始体积为VL,47℃时到达平衡时转化的N2O4(g)的体积为0.4V L,表示出平衡时N2O4、NO2的体积,再根据混合气体总体积计算N2O4(g)的起始体积;
在1.01×105Pa、47℃时,体积为2L的平衡混合物在保持压强不变的情况下升温至57℃并达到平衡,可以等效为开始为VL的N2O4(g)在1.01×105Pa、57℃达到平衡,再根据57℃时N2O4分解率计算表示出平衡时N2O4、NO2的体积,可以计算混合气体总体积.

解答 解:假设N2O4(g)的起始体积为VL,47℃时到达平衡时转化的N2O4(g)的体积为VL×40%=0.4V L,则:
          N2O4(g)?2NO2(g)
开始(L):V          0
转化(L):0.4V       0.8V
平衡(L):0.6V       0.8V
在1.01×105Pa、47℃时,平衡时混合气体的体积为2L,则0.6V+0.8V=2,解得V=$\frac{10}{7}$,
在1.01×105Pa、47℃时,体积为2L的平衡混合物在保持压强不变的情况下升温至57℃并达到平衡,可以等效为开始为VL的N2O4(g)在1.01×105Pa、57℃达到平衡,则转化的N2O4(g)的体积为$\frac{10}{7}$L×50%=$\frac{5}{7}$ L,则生成的NO2为$\frac{5}{7}$ L×2=$\frac{10}{7}$L,则平衡时混合气体体积为:($\frac{10}{7}$L-$\frac{5}{7}$ L)+$\frac{10}{7}$L=$\frac{15}{7}$L,
答:升温至57℃并达到平衡,则平衡混合气体的体积是$\frac{15}{7}$L.

点评 本题考查化学平衡有关计算,关键是等效平衡途径的构建,侧重考查学生分析解决问题的能力,难度中等.

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