问题 填空题

氮可形成多种氧化物,如NO、NO2、N2O4等.

(1)对反应N2O4(g)

2NO2(g),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.下列说法正确的是______

A.A,C两点的反应速率:A>C

B.B,C两点的气体的平均相对分子质量:B<C

C.A,C两点气体的颜色:A深,C浅

D.由状态B到状态A,可以用加热的方法

(2)在100℃时,将0.40mol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)020406080
n(NO2)/mol0.40n10.26n3n4
n(N2O4)/mol0.000.05n20.080.08
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______mol•(L•s)-1

②n3______n4(填“>”、“<”或“=”),该反应的平衡常数K的值为______,升高温度后,反应2NO2

N2O4的平衡常数K将______(填“增大”、“减小”或“不变”).

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-1

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多少.(结果保留小数点后一位)

答案

(1)A、压强越大反应速率越快,所以反应速率:A<C,故A错误;

B、B,C两点平衡体系中NO2的体积分数相等,气体的平均相对分子质量:B=C,故B错误;

C、温度不变,从A到C,压强增大,体积减小,平衡体系中NO2的体积分数减小,所以平衡左移,气体颜色变浅,就是浅了也比开始的A深,即C比A深,故C错误;

D、压强不变,从T1到T2,平衡体系中NO2的体积分数增大,所以平衡右移,T1<T2,即反应是吸热反应,从B到状态A,压强不变,温度升高,可以用加热的方法,故D正确.

故选D;

(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
=
0.05mol
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:0.0025;

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

0.08mol
2L
=0.04mol/L时,二氧化氮的浓度是:
0.4mol
2L
-0.04mol/L×2
=0.12mol/L,反应的平衡常数K=
[N2O4]
[NO2]2
=
0.04
0.122
≈2.8,反应2NO2

N2O4是放热反应,升高温度,平衡左移,所以K减小,故答案为:=;2.8;减小;

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

c-0.04
0.12
=
1
2

解得c=0.10,故答案为:0.10

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=

所有气体总质量
所有气体总物质的量
=
0.04mol×92g/mol+0.12mol×46g/mol
0.04mol+0.12mol
=57.5g/mol,

答:达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为57.5.

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