Question

4．80℃时，将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	110
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0.002 mol/（L．s）
②计算在80℃时该反应的N₂O₄的转化率=75%此温度下NO₂的体积分数=$\frac{6}{7}$，此时容器内压强与反应起始时的比值为$\frac{7}{4}$．
③反应进行至110s后将反应混合物的温度降低，混合气体的颜色变浅；如果此时加入NO₂，则此时容器内颜色变深（填“变浅”、“变深”或“不变”）
④要增大该反应NO₂ 的体积分数，可采取的措施有（填序号）D
A．增大N₂O₄的起始浓度     B．通入N₂气体
C．使用高效催化剂        D．升高温度．

Answer 1

分析 ①20s时△n（NO₂）=0.24mol，则△c（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$△n（NO₂）=0.12mol，则a=0.4-0.12=0.28，再根据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，平衡时NO₂为0.6mol，则：
            N₂O₄（g）?2NO₂（g）
起始量（mol）：0.4      0
转化量（mol）：0.3      0.6
平衡量（mol）：0.1      0.6
进而计算N₂O₄的转化率、NO₂的体积分数，恒温恒容下，压强之比等于气体物质的量之比；
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；如果此时加入NO₂，平衡逆向移动，四氧化二氮浓度增大，平衡常数不变，则二氧化氮的浓度增大；
④A．增大N₂O₄的起始浓度，等效为增大压强，平衡逆向移动；
B．通入N₂气体，恒温恒容下，反应体系各组分浓度不变，平衡不移动；
C．使用高效催化剂，不影响平衡移动；
D．正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动．

解答 解：①20s时△n（NO₂）=0.24mol，则△c（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$△n（NO₂）=0.12mol，则a=0.4-0.12=0.28，故v（N₂O₄）=$\frac{\frac{0.28mol-0.2mol}{2L}}{40s-20s}$=0.002mol/（L．s），故答案为：0.002；
②由表中数据可知，80s时反应达平衡状态，平衡时NO₂为0.6mol，则：
            N₂O₄（g）?2NO₂（g）
起始量（mol）：0.4       0
转化量（mol）：0.3      0.6
平衡量（mol）：0.1      0.6
则N₂O₄的转化率=$\frac{0.3mol}{0.4mol}$×100%=75%，NO₂的体积分数=$\frac{0.6mol}{0.7mol}$=$\frac{6}{7}$，恒温恒容下，压强之比等于气体物质的量之比，故此时容器内压强与反应起始时的比值为$\frac{0.7mol}{0.4mol}$=$\frac{7}{4}$，
故答案为：75%；$\frac{6}{7}$；$\frac{7}{4}$；
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；
如果此时加入NO₂，平衡逆向移动，四氧化二氮浓度增大，平衡常数不变，则二氧化氮的浓度增大，混合气体的颜色变深，
故答案为：变浅；变深；
④A．增大N₂O₄的起始浓度，等效为增大压强，平衡逆向移动，NO₂ 的体积分数减小，故A错误；
B．通入N₂气体，恒温恒容下，反应体系各组分浓度不变，平衡不移动，NO₂ 的体积分数不变，故B错误；
C．使用高效催化剂，不影响平衡移动，NO₂ 的体积分数不变，故C错误；
D．正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，NO₂ 的体积分数增大，故D正确，
故选：D．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、化学反应速率等，侧重考查学生的分析计算能力，注意对平衡移动原理的理解掌握，难度中等．