Question

在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N₂O₄，发生反应N₂O₄(g) 2NO₂(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。

回答下列问题：

(1)反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)；100 ℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0～60 s时段，反应速率v(N₂O₄)为________mol·L^－1·s^－1；反应的平衡常数K₁为________。

    (2)100 ℃时达平衡后，改变反应温度为T，c(N₂O₄)以0.002 0 mol·L^－1·s^－1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。

 ①T________100 ℃(填“大于”或“小于”)，判断理由是____________________________。

 ②列式计算温度T时反应的平衡常数K₂：_______________________________________

________________________________________________________________________。

(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是__________________________________________________

________________________________________________________________________。

Answer 1

(1)大于　0.001 0　0.36 mol·L^－1

(2)①大于　反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高

②平衡时，c(NO₂)＝0.120  mol·L^－1＋0.002 0 mol·L^－1·s^－1×10 s×2＝0.16 mol·L^－1

c(N₂O₄)＝0.040 mol·L^－1－0.002 0 mol·L^－1·s^－1×10 s＝0.020 mol·L^－1

K₂＝＝1.3 mol·L^－1

(3)逆反应　对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动

[解析] (1)依题意知，温度升高，混合气体的颜色加深，说明平衡向生成NO₂的正反应方向移动，即正反应是吸热反应；根据图像0～60 s时段，NO₂的物质的量浓度变化为0.060 mol·L^－1，根据公式v＝即可计算出速率；根据图像可知NO₂的平衡浓度为0.120 mol·L^－1，N₂O₄的平衡浓度为0.040 mol·L^－1，根据K＝可计算出平衡常数K₁。(2)①根据题意知，改变反应温度为T后，反应速率降低，故为降低温度，即T小于100 ℃；②根据题意知，再次达到平衡后N₂O₄的浓度减小，Δc＝v·Δt＝0.002 0 mol·L·s^－1×10 s＝0.02 mol·L^－1，则NO₂的浓度增加0.040 mol·L^－1，即达到新平衡时N₂O₄的浓度为0.020 mol·L^－1，NO₂的浓度为0.160 mol·L^－1，据K＝可计算出平衡常数K₂。(3)温度为T时，反应达到平衡，将反应容器减小一半，即增大压强。其他条件不变时，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，即向逆反应方向移动。