Question

4．在100℃時，將0.200mol的四氧化二氮氣體充入2L真空的密閉容器中，每隔一定的時間對該容器內的物質進行分析，得到如表格：?

	0	2	4	6	8	10
c（N2O4）	0.100	c1	0.050	c3	a	b
c（NO2）	0.000	0.060	c2	0.120	0.120	0.120

試填空：?
（1）該反應達到平衡時，四氧化二氮的轉化率為60%，表中c₂＞c₃、a=b（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）2min時四氧化二氮的濃度c₁=0.070mol/L，在0～2min時間段內，四氧化二氮的平均反應速率為0.015mol/（L•min）．
（3）100℃時，該反應的平衡常數(shù)K=0.36
（4）若在相同情況下最初向該容器充入的是二氧化氮氣體，要達到上述同樣的平衡狀態(tài)，二氧化氮的起始濃度是0.200mol/L．

Answer 1

分析 （1）由表可知，6min時c（NO₂）不再變化，反應達到平衡，根據(jù)方程式計算△c（N₂O₄），根據(jù)轉化率計算平衡時N₂O₄的轉化率，6min后反應達平衡，反應混合物各組分的濃度不變；
（2）由△c（NO₂），根據(jù)方程式計算△c（N₂O₄），2min的四氧化二氮的濃度=起始濃度-△c（N₂O₄）；根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算；
（3）根據(jù)化學平衡常數(shù)概念計算；
（4）恒溫恒容條件下，且反應前后氣體的物質的量發(fā)生變化，起始向容器中充入的是二氧化氮氣體，要達到相同的平衡狀態(tài)，按化學計量數(shù)轉化到N₂O₄一邊，滿足N₂O₄的濃度為0.1mol/L．

解答 解：（1）圖標數(shù)據(jù)分析可知反應的化學方程式為：N₂O₄?2 NO₂，
由表可知，6min時反應達平衡，c（NO₂）=0.120mol/L，
               N₂O₄?2NO₂，
濃度變化：0.06mol/L  0.120mol/L
所以平衡時N₂O₄的轉化率為$\frac{0.06mol/L}{0.1mol/L}$=60%；
4min時平衡右移，c₂＞c₃，60s時c（NO₂）不再變化，反應達到平衡，a=b；
故答案為：60；＞；=；
（2）由表可知，2min時，c（NO₂ ）=0.060mol/L，所以
               N₂O₄?2NO₂，
濃度變化：0.03mol/L  0.060mol/L
所以2min的四氧化二氮的濃度c₁=0.1mol/L-0.03mol/L=0.07mol/L；
在0～2min內四氧化二氮的平均反應速率為v（N₂O₄）=$\frac{0.03mol/L}{2min}$=0.015mol/（L•min）；
故答案為：0.070；0.015；
  （3）N₂O₄?2NO₂，
起始（mol/L）  0.100   0
變化（mol/L）  0.060   0.120
平衡（mol/L） 0.040    0.120
平衡常數(shù)k=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0.1{2}^{2}}{0.04}$=0.36；
故答案為：0.36；    
（4）恒溫恒容條件下，且反應前后氣體的物質的量發(fā)生變化，起始向容器中充入的是二氧化氮氣體，要達到相同的平衡狀態(tài)，按化學計量數(shù)轉化到N₂O₄一邊，滿足N₂O₄的濃度為0.100mol/L，由N₂O₄（g）?2NO₂（g）可知，二氧化氮的初始濃度=2×0.100mol/L=0.200mol/L；
故答案為：0.200．

點評 本題考查化學反應速率、化學平衡常數(shù)、化學平衡的有關計算、等效平衡等，難度中等，注意基礎知識的積累掌握．