氮可形成多种氧化物,如NO、NO2、N2O4等,NO2和N2O4可以相互转化.
(1)对反应N2O4(g)⇌2NO2(g)△H>0,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.T1______T2(填“>”、“<”或“=”);A、C两点的速率vA______vC(同上).
(2)在100℃时,将0.400mol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 |
②100℃时,反应2NO2(g)⇌N2O4(g)的平衡常数K的值为______.
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______mol/L.
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______.(结果保留小数点后一位)
(1)N2O4(g)═2NO2(g)△H=+57kJ•mol-1,该反应为吸热反应,升高温度,化学平衡正向移动,NO2的体积分数增大,所以T1<T2;增大压强,化学平衡逆向移动,NO2的体积分数减小,所以P1<P2,压强越大反应速率越大,所以vA<vC,
故答案为:<;<;
(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
=0.00125mol/(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;0.05mol 2L 20s
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
mol/L=0.04mol/L时,二氧化氮的浓度是:0.08 2
mol/L-0.04mol/L×2=0.12mol/L,反应的平衡常数K=0.4 2
=2.78,0.04 0.12×0.12
故答案为:2.78;
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
=0.5,解得c=0.10,故答案为:0.10c-0.04 0.12
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=
=混合气体的质量 混合气体的物质的量
=57.5g/mol,0.04mol×92g/mol+0.12mol×46g/mol 0.04mol+0.12mol
答:达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为57.5.