Question

非金属元素氮有多种氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等．已知 N₂O₄ 和NO₂相互转化关系为：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H=+57kJ?mol^-1
（1）在100℃时，将0.400mol的NO₂气体充入2L抽空的恒容密闭容器中，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

0.0025mol?（L?s）^-1

．
②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．
③计算②中条件下达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为

57.5

．（结果保留小数点后一位）
④某温度时测得该反应的平衡常数K的值为0.28，则该温度

＜

100℃（填“＞”、“＜”或“=”）．升高温度后，反应2NO₂?N₂O₄的平衡常数K将

减小

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）①实验室制取NO₂时，用

向上排气

法收集；
②要测定NO₂的相对分子质量时，选择的实验条件是：

高温低压

（温度高低、压强大小角度考虑）．

Answer 1

分析：（2）①根据公式反应速率v=

△c

△t

来计算；
②根据各组分的浓度变化量之比等于系数值比来计算；
③根据公式平均分子量=

混合气体总质量

混合气体总的物质的量

，结合平衡时各组分的量来计算
④根据100℃平衡常数与该温度平衡常数相对大小判断温度高低；升高温度平衡向吸热反应方向移动；
（2）①根据二氧化氮的性质和密度确定收集方法；
②要想测定NO₂的相对分子质量时应尽量使气体为二氧化氮，即使平衡向正反应方向移动．

解答：解：（1）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：0.0025mol?L^-1?s^-1；
②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

=0.5，解得c=0.10，
故答案为：0.10
③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
根据平均分子量=

混合气体总质量

混合气体总的物质的量

=

0.04mol/L×92g/mol+0.12mol×46g/mol

0.04mol+0.12mol

=57.5g/mol，
故答案为：57.5；
 ④100℃时，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

0.08

2

mol/L=0.04mol/L时，二氧化氮的浓度是：

0.4

2

mol/L-0.04mol/L×2=0.12mol/L，反应的平衡常数K=

0.04

0.12×0.12

=2.78，
该反应的正反应是吸热反应，升高温度平衡常数增大，当0.78＜2.78，该温度＜100℃，升高温度后升高温度后，反应2NO₂?N₂O₄的平衡常数K将减小
故答案为：＜；减小；
（2）①二氧化氮易和水反应生成硝酸和一氧化氮，且二氧化氮密度大于空气，所以应该采用向上排气法收集，故答案为：向上排气；
②要想测定NO₂的相对分子质量时应尽量使气体为二氧化氮，即使平衡向正反应方向移动，该反应的正反应是反应前后气体体积增大的吸热反应，升高温度降低压强平衡向正反应方向移动，故答案为：高温低压．

点评：本题涉及知识点较多，化学平衡常数的计算、外界条件对化学平衡的影响是学习重点也是学习难点，更是考查热点，难度较大．