问题 填空题

在100℃时,将0.40mol的二氧化氮气体充入2L抽真空的密闭容器中,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)020406080
n(NO2)/mol0.40n10.26n3n4
n(N2O4)/mol0.000.05n20.080.08
(1)上述条件下,反应开始至20s时,二氧化氮的平均反应速率为______mol•L-1•min-1

(2)n3______n4(填“>”、“<”或“=”),该反应的平衡常数值为______;

(3)若在相同情况下最初向该容器充入的是四氧化二氮气体,要达到上述同样的平衡状态,四氧化二氮的起始浓度是______mol/L,假设在80s时达到平衡,请在如图所示的图中画出并标明该条件下此反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线.

(4)在(3)中条件下达到平衡后四氧化二氮的转化率为______.

(5)达到平衡后,如升高温度,气体颜色会变深,则升高温度后,反应2NO2⇌N2O4的平衡常数将______(填“增大”、“减小”或“不变”)

答案

(1)由表中数据可知,从反应开始直至20s时,v(N2O4)=

0.05mol
2L
20s
60s/min
=0.075mol•L-1•min-1,则v(NO2)=2v(N2O4)=2×0.075mol•L-1•min-1=0.015mol•L-1•min-1

故答案为:0.15;

(2)反应达到60s时达到化学平衡状态,二氧化氮的物质的量不再变化,所以n3=n4

根据反应方程式计算:2NO2 ⇌N2O4

初始:0.4mol 0

转化:0.16mol 0.08mol

平衡:0.24mol 0.08mol

则平衡时的浓度分别为:c(N2O4)=

0.08mol
2L
=0.04mol/L,c(NO2)=
0.24mol
2L
=0.12mol/L,

k=

c(N2O4)
c(NO2)
=
0.04mol/L
0.12mol/L×0.12mol/L
=2.8(mol/L)-1

故答案为:=;2.8;

(3)根据反应 2NO2 ⇌N2O4可知,0.4molNO2与0.2molN2O4相当,若在相同情况下最初向该容器充入的是四氧化二氮气体,要达到上述同样的平衡状态,四氧化二氮的起始浓度是:

0.2mol
2L
=0.1mol/L;从放入N2O4到平衡时需要80s,初始加入的N2O4为0.2mol,物质的量浓度为0.1mol/L,二氧化氮浓度为0;终点N2O4的浓度为0.04mol/L,终点二氧化氮浓度为0.12mol/L,图象可取20s,40s,80s等几个点用平滑曲线来连接,该条件下此反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线为:,故答案为:0.1mol/L;

(5)根据等效平衡,在(4)中条件下达到平衡后四氧化二氮的物质的量为0.08mol,与充入二氧化氮为相同平衡状态,则反应的四氧化二氮的物质的量为0.2mol-0.08mol=0.012mol,所以达到平衡后四氧化二氮的转化率为转化率为:

0.012mol
0.2mol
=60%,

故答案为:60%;

(6)升高温度,气体颜色会变深,说明升高温度平衡向左移动,二氧化氮浓度增大,四氧化二氮浓度减小,化学平衡常数减小,故答案为:减小.

选择题
选择题