Question

16．在80℃时，0.40mol的N₂O₄气体充入2L已经抽空的固定容积的密闭容器中发生如下反应：N₂O₄?2NO₂ △H＞0，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：

时间（s）n（mol）	0	20	40	60	80	100
n（N2O4）	0.40	a	0.20	c	d	e
n（NO2）	0.00	0.24	b	0.52	0.60	0.60

（1）计算20s-40s内用N₂O₄表示的平均反应速率为0.002mol/（L•s）．
（2）80℃该反应的平衡常数K=1.8mol•L^-1．
（3）反应进行至100s后将反应混合物的温度降低，混合气体的颜色变浅（填“变浅”、“变深”或“不变”）．
（4）要增大该反应的K值，可采取的措施有（填序号）D，若要重新达到平衡时，使[NO₂]/[N₂O₄]值变小，可采取的措施有（填序号）AB．
A．增大N₂O₄的起始浓度           B．向混合气体中通入NO₂
C．使用高效催化剂                D．升高温度
（5）如图是80℃时容器中N₂O₄物质的量的变化曲线，请在该图中补画出该反应在60℃时N₂O₄物质的量的变化曲线．

Answer 1

分析 （1）由20s时二氧化氮物质的量计算20s反应的四氧化二氮的物质的量，进而计算20s容器内四氧化二氮的物质的量，再计算20s～40s参加反应的四氧化二氮的物质的量，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（N₂O₄）；
（2）由表中数据可知，80s时反应达平衡状态，计算出平衡时反应混合物各组分的物质的量，进而计算平衡时各组分的浓度，代入平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$计算；
（3）正反应为吸热反应，温度降低，平衡向逆反应方向移动，二氧化氮的浓度降低；
（4）平衡常数只受温度影响，增大该反应的K值，应改变温度使平衡向正反应方向移动；
若要重新达到平衡时，使[NO₂]/[N₂O₄]值变小：A．增大N₂O₄的起始浓度，等效为增大压强，平衡逆向移动；
B．向混合气体中通入NO₂，等效为增大压强，平衡逆向移动；C．使用高效催化剂，不影响平衡移动；D．升高温度，平衡向正反应移动；
（5）降低温度反应速率降低，到达平衡的时间比80℃时长，平衡逆反应移动，平衡时N₂O₄的物质的量较80℃时大，以此画图．

解答 解：（1）20s时△n（NO₂）=0.24mol，故△n（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$△n（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.24mol=0.12mol，所以a=0.4mol-0.12mol=0.28mol，故20s～40s参加反应的四氧化二氮的物质的量为0.28mol-0.2mol=0.08mol，所以20s-40s内用N₂O₄表示的平均反应速率为$\frac{\frac{0.08mol}{2L}}{40s-20s}$=0.002mol/（L•s），
故答案为：0.002mol/（L•s）；
（2）由表中数据可知80s时，反应达平衡状态，80s时△n（NO₂）=0.6mol，所以△n（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$△n（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.6mol=0.3mol，故d=0.4mol-0.3mol=0.1mol，故c（N₂O₄）=$\frac{0.1mol}{2L}$=0.05mol/L，c（NO₂）=$\frac{0.6mol}{2L}$=0.3mol/L，所以该温度下平衡常数k=$\frac{0．{3}^{2}}{0.05}$mol•L^-1=1.8mol•L^-1，
故答案为：1.8mol•L^-1；
（3）正反应为吸热反应，温度降低，平衡向逆反应方向移动，二氧化氮的浓度降低，混合气体的颜色变浅，
故答案为：变浅；
（4）平衡常数只受温度影响，增大该反应的K值，应改变温度使平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，应升高温度；
若要重新达到平衡时，使[NO₂]/[N₂O₄]值变小，应改变平衡使平衡向正反应方向移动，
A．增大N₂O₄的起始浓度，等效为增大压强，平衡逆向移动，[NO₂]/[N₂O₄]值变小，故A正确；
B．向混合气体中通入NO₂，等效为增大压强，平衡逆向移动，[NO₂]/[N₂O₄]值变小，故B正确；
C．使用高效催化剂，不影响平衡移动，故C错误；
D．升高温度，平衡向正反应移动，[NO₂]/[N₂O₄]值增大，故D错误，
故答案为：D；AB；
（5）降低温度反应速率降低，到达平衡的时间比80℃时增大，平衡逆反应移动，平衡时N₂O₄的物质的量较80℃时大，故该反应在60℃时N₂O₄物质的量的变化曲线为：，
故答案为：．

点评 本题考查化学反应速率、化学平衡常数、化学平衡移、平衡图象等，（4）中AB选项等效为增大压强到达平衡状态，注意对等效平衡的理解，难度中等．