Question

【題目】將1mol N2O4氣體充入容積為10L的密閉容器中，回答下列問題：

（1）100 ℃時，體系中各物質濃度隨時間變化如上圖所示。在0~60 s時段，反應速率v(N2O4)為________________；反應N2O4(g)2NO2(g)的平衡常數K為___________。

（2）當反應達到平衡時，對于反應N2O4(g)2NO2(g)，改變某一條件后，下列說法中，一定能說明化學平衡向正反應方向移動的是____________。

①氣體顏色加深

②N2O4的體積分數增加

③恒溫恒壓充入He

④單位時間內消耗N2O4和NO2的物質的量之比等于1：2

（3）若起始時充入1molNO2氣體，建立如下平衡2NO2(g)N2O4(g)，測得NO2的轉化率為a%，在溫度、體積不變時，再充入1molNO2氣體，重新達到平衡時，測得NO2的轉化率為b%，則a______b（填“>”、“<”或“=”）；若恒溫恒壓時，充入1molNO2氣體，反應2NO2(g)N2O4(g)達到平衡后，再向容器內通入一定量的NO2氣體，重新達到平衡時，NO2的體積分數_________（填“不變”、“增大”或“減小”）。

（4）如下圖a所示，連通的玻璃瓶中充入NO2氣體，建立如下平衡2NO2(g)N2O4(g)，已知Fe3+對H2O2的分解具有催化作用，根據圖b、c中的信息，推測A瓶中氣體顏色比B瓶中的____________（填“深”或“淺”）。

Answer 1

【答案】0.001mol/(L·s) 0.36 ③ < 不變 淺

【解析】

（1）由坐標圖中數據可知：在0~60 s時段，c(N2O4)＝（0.100 mol·L－1－0.040 mol·L－1）÷60 s＝0.001 mol·L－1·S-1；反應進行至60s后，反應物的濃度保持不變，說明反應達到平衡狀態，則反應N2O4(g)2NO2(g)的平衡常數K===0.36， 故答案為：0.001mol/(L·s)；0.36；

（2）①若縮小體積使c(NO2)增大，氣體顏色加深，但平衡此時向逆反應方向移動；

②在恒溫恒容時，加入NO2可使平衡逆向移動，N2O4的體積分數增加，故N2O4的體積分數增加不能說明平衡正向移動；

③恒溫恒壓充入He，體積增大，平衡向正反應方向移動；

④單位時間內消耗N2O4和NO2的物質的量之比等于1：2，說明此時正逆反應速率相等，反應處于平衡狀態；

綜上所述，符合題意的有：③ ，故答案為：③；

（3）體積不變，達到平衡后，再充入1mol NO2，相當于加壓，平衡正向移動，轉化率增大，故b%＞a%；在恒溫恒壓時，反應2NO2(g)N2O4(g)達到平衡后，再向容器內充入一定量的NO2，因體積可變，二者平衡等效，則N2O4的體積分數不變；故答案為：<、不變；

（4）由圖b知H2O2分解放熱，則圖a中B容器中溫度較A容器高；由圖c可知反應2NO2(g)N2O4(g)正反應為放熱反應，升高溫度，使平衡2NO2N2O4逆向移動， NO2的濃度增大，氣體的顏色加深，因B中濃度較高，故其中氣體的顏色較深，A中氣體顏色較B中淺，故答案為：淺。