Question

在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N₂O₄，发生反应N₂O₄(g) 2NO₂(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。

回答下列问题：

（1）反应的△H___________0（填“大于”“小于”）；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0~60s时段，反应速率v(N₂O₄)为_____________mol·L^-1·s^-1，反应的平衡常数K₁为______________。

（2）100℃时达到平衡后，改变反应温度为T，c(N₂O₄)以0.0020 mol·L^-1·s^-1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。

① T __________100℃（填“大于”“小于”），判断理由是______________________________________；

② 温度T时反应的平衡常数K₂ 为 ___________________。

（3）温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向______________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动。

Answer

大于 0.0010 0.36 mol·L－1 大于 反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高 1.28 mol·L－1 逆反应

【解析】考查勒夏特列原理，以及化学平衡常数，（1）升高温度，混合气体的颜色变深，说明反应向正反应方向进行，根据勒夏特列原理，正反应方向是吸热反应，即△H>0，填大于；根据化学反应速率的数学表达式，v(N2O4)=(0.1－0.04)/60mol/(L·s)=0.0010mol/(L·s)；K=c2(NO2)/c(N2O4)=0.122/0.04=0.36；（2）①c(N2O4)以0.0020 mol?L-1?s-1的平均速率降低，经10 s又达到平衡，说明反应向正反应方向进行，即此反应的正反应是吸热反应，即升高温度，T>100℃；②达到平衡时，N2O4浓度为(0.04－0.002×10)mol·L－1=0.02mol·L－1，NO2的浓度为(0.12＋0.002×10×2)mol·L－1=0.16mol·L－1，K=c2(NO2)/c(N2O4)=0.162/0.02=1.28；（3）容器减半，假设平衡不移动，c(N2O4)=0.04mol·L－1，c(NO2)=0.32mol·L－1，Qc=c2(NO2)/c(N2O4)=0.322/0.04=2.56>1.28，说明反应向逆反应方向进行。

点睛：化学反应速率是浓度的变化与时间的比值，强调是浓度的变化；化学平衡常数的计算，利用化学平衡常数的表达式进行判断。