Question

【题目】【2014新课标2】在容积为1.00L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△H 0（填“大于”或“小于”）；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0~60s时段，反应速率v(N2O4)为 molL-1s-1；反应的平衡常数K1为 。

（2）100℃时达到平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.0020 molL-1s-1的平均速率降低，经10s又达到平衡。

a：T 100℃（填“大于”或“小于”），判断理由是 。

b：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

【答案】

（1）大于 0.001 0.36 mol·L—1。

（2）a：大于；

反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高

b：平衡时，c（NO2）=0.120 mol·L—1+0.002 mol·L—1·s—1×10s×2=0.160mol·L—1

c（N2O4）=0.040 mol·L—1—0.002 mol·L—1·s—1×10s=0.02 mol·L—1

K2= （0.160mol·L—1）2/0.020mol·L—1=1.3mol·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】本题的解题要点为：熟悉化学反应速率、化学平衡常数的概念及相关计算公式，掌握外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。做题时一定要认真审题，看清题干提供的文字信息和数据，准确分析题给图像的相关信息，抓住“c(N2O4)以0.0020 molL-1s-1的平均速率降低”等关键字眼，准确进行相关的数学计算。

（1）根据题意结合反应N2O4(g)2NO2(g)知，随温度升高，混合气体的颜色变深，则二氧化氮的浓度增大，说明平衡向正反应方向移动；根据温度对化学平衡的影响规律：“当其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热反应方向移动”知，该反应正反应方向为吸热反应，△H大于0。根据题给图像知，0——60s时段，N2O4的物质的量浓度由0.100 mol·L—1降低为0.040 mol·L—1，物质的量浓度变化为0.060 mol·L—1，根据公式v=△c/△t计算，v (N2O4)= 0.060 mol·L—1/60s=0.001 mol·L—1·s—1；分析题给图像知，二氧化氮的平衡浓度为0.120 mol·L—1，四氧化二氮的平衡浓度为0.040 mol·L—1，结合反应N2O4(g)2NO2(g)知，K1= [NO2 ]2/[N2O4]= （0.120mol·L—1）2/0.040mol·L—1=0.36 mol·L—1。

（2）a：根据题意知，改变反应温度为T后，c(N2O4)以0.0020 molL-1s-1的平均速率降低，即反应N2O4(g)2NO2(g)平衡向正反应方向移动，又该反应正反应为吸热反应，故改变的条件为升高温度，T大于1000C，答案为：大于；反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高；

b：根据题意知，平衡时，c（NO2）=0.120 mol·L—1+0.002 mol·L—1·s—1×10s×2=0.160mol·L—1，

c（N2O4）=0.040 mol·L—1—0.002 mol·L—1·s—1×10s=0.02 mol·L—1，

K2= [NO2 ]2/[N2O4]= （0.160mol·L—1）2/0.020mol·L—1=1.3mol·L—1。

（3）根据题意知，反应达平衡后，将反应容器的体积减小一半，即增大压强，根据压强对化学平衡的影响规律：“当其他条件不变时，增大压强，平衡向气体物质系数减小的方向移动”知，反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡向逆反应方向移动，答案为：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。