Question

氮可形成多种氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等．
（1）对反应N₂O₄（g）2NO₂（g），在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图所示．下列说法正确的是

D

A．A，C两点的反应速率：A＞C
B．B，C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
C．A，C两点气体的颜色：A深，C浅
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法
（2）在100℃时，将0.40mol的NO₂气体充入2L抽空的密闭容器中，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在上述条件下，从反应开始直至20s时，二氧化氮的平均反应速率为

0.0025

mol?（L?s）^-1．
②n₃

=

n₄（填“＞”、“＜”或“=”），该反应的平衡常数K的值为

2.8

，升高温度后，反应2NO₂N₂O₄的平衡常数K将

减小

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
③若在相同情况下最初向该容器充入的是N₂O₄气体，要达到上述同样的平衡状态，N₂O₄的起始浓度是

0.10

mol?L^-1．
④计算③中条件下达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为多少．（结果保留小数点后一位）

Answer 1

分析：（1）A、压强越大反应速率越快；
B、根据B，C两点平衡体系中NO₂的体积分数相等来判断；
C、压强增大，平衡体系向着气体体积减小的方向进行；
D、温度升高，平衡体系向着吸热的方向进行．
（2）①根据公式反应速率v=

△c

t

来计算；
②化学平衡状态时，各组分的浓度不再随时间的改变而改变；反应2NO₂N₂O₄的平衡常数K=

[N2O4]

[NO2]2

，温度升高，平衡体系向着吸热的方向进行，判断K的变化情况；
③根据各组分的浓度变化量之比等于系数值比来计算；
④根据公式平均分子量=

所有气体总质量

所有气体总物质的量

，结合平衡时各组分的量来计算．

解答：解：（1）A、压强越大反应速率越快，所以反应速率：A＜C，故A错误；
B、B，C两点平衡体系中NO₂的体积分数相等，气体的平均相对分子质量：B=C，故B错误；
C、温度不变，从A到C，压强增大，体积减小，平衡体系中NO₂的体积分数减小，所以平衡左移，气体颜色变浅，就是浅了也比开始的A深，即C比A深，故C错误；
D、压强不变，从T₁到T₂，平衡体系中NO₂的体积分数增大，所以平衡右移，T₁＜T₂，即反应是吸热反应，从B到状态A，压强不变，温度升高，可以用加热的方法，故D正确．
故选D；
（2）①从反应开始直至20s时，四氧化二氮的平均反应速率v=

△c

t

=

0.05mol 2L

20s

=0.00125mol/（L?s），二氧化氮的平均反应速率为四氧化二氮的平均反应速率的2倍，即为0.0025mol?（L?s）^-1，故答案为：0.0025；
②在60s时，反应已达平衡状态，所以n₃=n₄，当四氧化二氮的浓度为

0.08mol

2L

=0.04mol/L时，二氧化氮的浓度是：

0.4mol

2L

-0.04mol/L×2=0.12mol/L，反应的平衡常数K=

[N2O4]

[NO2]2

=

0.04

0.122

≈2.8，反应2NO₂N₂O₄是放热反应，升高温度，平衡左移，所以K减小，故答案为：=；2.8；减小；
③若在相同情况下最初向该容器充入的是N₂O₄气体，要达到上述同样的平衡状态，N₂O₄的起始浓度是c，则     
                       N₂O₄ 2NO₂
起始浓度（mol?L^-1）      c             0
转化浓度（mol?L^-1）    c-0.04        0.12
平衡浓度（mol?L^-1）　    0.04         0.12
所以

c-0.04

0.12

=

1

2

解得c=0.10，故答案为：0.10
④根据题意可知：
                       N₂O₄ 2NO₂
起始浓度（mol?L^-1）      0.10          0
转化浓度（mol?L^-1）     0.06          0.12
平衡浓度（mol?L^-1）　    0.04         0.12
根据公式平均分子量=

所有气体总质量

所有气体总物质的量

=

0.04mol×92g/mol+0.12mol×46g/mol

0.04mol+0.12mol

=57.5g/mol，
答：达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为57.5．

点评：本题是一道化学平衡的综合题，考查角度广，难度大．