Question

在容积为2.0L的容器中，通入一定量的N₂O₄，发生反应N₂O₄(g)2NO₂(g)，随温度升高，混合气体颜色变深。回答下列问题：

（1）反应的H          0（填“>”“<”；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0—60s时段，反应速率V (N₂O₄)为          mol••L^-1•s^-1。

（2）100℃时达到平衡后，改变反应温度为T₁，c(N₂O₄)以0.00200 mol••L^-1•s^-1的平均速率降低，经10s又达到平衡。计算温度T₁时反应的平衡常数K=            。（保留三位有效数字）。

（3）温度T₂时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向           （填“正”或“逆”）反应方向移动。

（4）在温度和体积保持不变的条件下，能够说明该反应达到平衡状态的标志是          。

A．反应混合物各组分物质的量浓度相等

B．N₂O₄、NO₂分子数之比为1:2

C．混合气体的密度保持不变

D．单位时间内消耗1molN₂O₄的同时，就有2molNO₂消耗

Answer

（1）> 0.00100

（2）1.28mol•L-1（不带单位不扣分）（3）逆（4）D

【解析】

试题分析：（1）根据题意，随温度升高，混合气体的颜色变深，二氧化氮的浓度增大，说明平衡向正反应方向移动，而升高温度，平衡向吸热反应方向移动，所以正反应方向是吸热反应，则△H大于0；根据题给图像知，0～60s时段，N2O4的物质的量变化为0.2-0.08=0.12mol，浓度变化为0.12mol÷2.0L=0.060 mol·L—1，根据公式v=△c/△t， v (N2O4)= 0.060 mol·L—1÷ 60s= 0.0010 mol·L—1·s—1。

（2）根据图像可知，二氧化氮的平衡浓度为0.120 mol·L—1，四氧化二氮的平衡浓度为0.040 mol·L—1，改变反应温度为T1，c(N2O4)以0.00200 mol••L-1•s-1的平均速率降低，经10s又达到平衡，则消耗的c(N2O4 )=0.00200×10=0.02mol/L，根据三段式计算T1温度下的K值，

N2O4(g)2NO2(g)

起始浓度 0.04 0.12

变化浓度 0.02 0.04

平衡浓度 0.02 0.16，

则温度T1时反应的平衡常数K=（0.16×0.16）÷0.02=1.28mol•L-1。

（3）温度为T1时，反应达平衡，将反应容器的体积减小一半，即增大压强，当其他条件不变时，增大压强，平衡向气体物质平衡向气体物质系数减小的方向移动，即向逆反应方向移动。

（4）A．反应混合物各组分物质的量浓度相等，并不能说明各组分的浓度保持不变，即不能说明反应达到平衡状态，A．项错误；B．N2O4、NO2分子数之比为1:2，与反应平衡与否没有直接关系，B项错误；C．在恒容密闭容器中，密度始终保持不变，混合气体的密度保持不变，不能说明平衡达到平衡状态，C项错误；D．单位时间内消耗1molN2O4的同时，就有2molNO2消耗，说明v (正)=v (逆)，说明反应达到平衡状态，D项正确；答案选D。

考点：考查影响平衡的因素，化学反应速率的计算，化学平衡常数，平衡状态的判断等知识。