Question

8分）一定溫度下，在容積為1L的密閉容器內放入2mol N₂O₄和8 mol NO₂，發生如下反應：2NO₂（紅棕色） N₂O₄（無色）（△H<0），反應中NO₂、N₂O₄的物質的量隨反應時間變化的曲線如下圖，按下列要求作答：
（1）在該溫度下，反應的化學平衡常數表達式為：                                 
（2）若t₁＝10s，t₂＝20s，計算從t₁至t₂時以N₂O₄表示的反應速率：　　　　　　　  mol·L^-1·s^-1　　
（3）圖中t₁、t₂、t₃哪一個時刻表示反應已經達到平衡？答：　　　　　　　　
（4）t₁時，正反應速率　    　（填“＞”、“＜”或“＝”）逆反應速率
（5）維持容器的溫度不變，若縮小容器的體積，則平衡向                    移動
（填“正反應方向”、“逆反應方向”或“不移動”）
（6）維持容器的體積不變，升高溫度，達到新平衡時體系的顏色　        　     
（填“變深”、“變淺”或“不變”）

Answer 1

（1）（2分）（2）0.1（2分）（3）t₃   （1分）
（4）＞ （1分）（5）正反應應方向（1分）（6）變深 （1分）

（1）平衡常數是指在一定條件下的可逆反應中，當反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以該反應的平衡常數表達式為。
（2）從t₁至t₂時N₂O₄的物質的量增加了4mol－3mol＝1mol，所以反應速率是1mol÷1L÷10s＝0.1mol/(L·s)。
（3）根據圖像可知，t3時刻物質的物質的量不再發生變化，所以此時反應達到平衡狀態。
（4）t1時NO₂的物質的量逐漸減小，說明反應是向正反應方向進行的，即正反應速率大于逆反應速率。
（5）反應前后是體積減小的，所以縮小容積，壓強增大，平衡向正反應方向移動，
（6）正反應是放熱反應，所以升高溫度，平衡向逆反應方向移動，NO₂的濃度增大，顏色變深。