Question

在100℃时，将0.40 mol二氧化氮气体充入一个1 L抽空的密闭容器中，发生反应：2NO₂N₂O₄。每隔一段时间就对该容器内的物质进行分析，得到下表数据：

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

（1）在上述条件下，从反应开始至20 s时，用NO₂表示的平均反应速率为_____________。

（2）该反应的平衡常数K的数值为___________(精确到0.1)。

（3）若在相同条件下最初向该容器中充入N₂O₄，要达到上述平衡状态，N₂O₄的起始浓度是______mol·L⁻¹。

（4）上述（3）达到平衡后N₂O₄的转化率为_______，混合气体的平均摩尔质量为____________。

（5）达到平衡后，如果升高温度，气体颜色会变深，则升高温度后，反应2NO₂N₂O₄的平衡常数将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

（6）达到平衡后，如果向该密闭容器中再充入0.32 mol He，并把容器体积扩大为4 L，则平衡将_____（填“向左移动”“向右移动”或“不移动”）。

Answer

5×10−3mol·L−1.S−1 1.4 0.20 60% 57.5 g·mol −1 减小 向左移动

【解析】（1）从反应开始直至20s时，生成的四氧化二氮的物质的量为0.05mol，根据反应：2NO2N2O4，消耗的二氧化氮物质的量为：0.1mol，二氧化氮的反应速率为：v（NO2）==0.005mol•L-1•s-1；
（2）根据表中的数据可知，60s时反应达到了平衡状态，n（N2O4）=0.08mol，n（NO2）=0.4mol-0.08mol×2=0.24mol，二者浓度分别为：c（N2O4）==0.08mol/L，c（NO2）==0.24mol/L，该该反应在该温度下的平衡常数为：≈1.4；
（3）若在相同情况下，最初向该容器中充入的是四氧化二氮气体，要达到上述同样的平衡状态，说明两个反应为等效平衡，根据反应方程式，需要四氧化二氮的物质的量为：0.40mol×=0.20mol，c（N2O4）==0.20mol/L；

（4）上述（3）达到平衡后N2O4的物质的量为0.08mol，则变化物质的量为0.20mol-0.08mol=0.12mol，N2O4的转化率为×100%=60%；平衡状态时n（N2O4）=0.08mol，n（NO2）=0.24mol，混合气体的平均摩尔质量为=57.5 g·mol −1 ；

（5）由于升高温度，气体颜色会变深，说明化学平衡向着逆向移动，二氧化氮浓度增大，四氧化二氮浓度减小，所以平衡常数减小；
（5）达到平衡后，如向该密闭容器中再充入0.32mol氦气，稀有气体不影响各组分的浓度，由于把容器体积扩大为4L，反应体系的压强减小，平衡向着体积增大的方向移动，即向左移动。