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) | 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 |
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)
(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
=0.00125mol/(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;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
=0.04mol/L时,二氧化氮的浓度是:0.08mol 2L
-0.04mol/L×2=0.12mol/L,反应的平衡常数K=0.4mol 2L
=[N2O4] [NO2]2
≈2.8,反应2NO20.04 0.122
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
=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.