Question

无色气体N₂O₄是一种强氧化剂，为重要的火箭推进剂之一。N₂O₄与NO₂转换的热化学方程式为N₂O₄(g)2NO₂(g)　ΔH＝＋24.4 kJ/mol。

(1)将一定量N₂O₄投入固定容积的真空容器中，下述现象能说明反应达到平衡的是 _________。

a．v_正(N₂O₄)＝2v_逆(NO₂)

b．体系颜色不变

c．气体平均相对分子质量不变

d．气体密度不变

达到平衡后，保持体积不变升高温度，再次到达平衡时，混合气体颜色____(填 “变深”“变浅”或“不变”)，判断理由_______。

(2)平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示，即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×物质的量分数[例如：p(NO₂)＝p_总×x(NO₂)]。写出上述反应平衡常数K_p表达式 _______________________(用p_总、各气体物质的量分数x表示)；影响K_p的因素_________________。

(3)上述反应中，正反应速率v_正＝k_正·p(N₂O₄)，逆反应速率v_逆＝k_逆·p²(NO₂)，其中k_正、k_逆为速率常数，则K_p为____(以k_正、k_逆表示)。若将一定量N₂O₄投入真空容器中恒温恒压分解(温度298 K、压强100 kPa)，已知该条件下k_正＝4.8×10⁴ s^－1，当N₂O₄分解10%时，v_正＝______________kPa·s^－1。

(4)真空密闭容器中放入一定量N₂O₄，维持总压强p₀恒定，在温度为T时，平衡时N₂O₄分解百分率为α。保持温度不变，向密闭容器中充入等量N₂O₄，维持总压强在2p₀条件下分解，则N₂O₄的平衡分解率的表达式为__________________________。

Answer

bc 变深 正反应是吸热反应，其他条件不变，温度升高平衡正向移动，c(NO2)增加，颜色加深 (p总·x)2(NO2)/x(N2O4) 温度 k正/k逆 3.9×106

【解析】(1)a．应是2v正(N2O4)=v逆(NO2) 时反应达到平衡状态，故a错误；b．体系颜色不变，说明二氧化氮浓度不变，反应到达平衡状态，故b正确；c．混合气体总质量不变，随反应减小混合气体总物质的量增大，平均相对分子质量减小，当气体平均相对分子质量不变时，反应到达平衡状态，故c正确；d．混合气体的总质量不变，容器的容积不变，气体密度始终不变，故d错误，正反应是吸热反应，其他条件不变，温度升高平衡正向移动，c(NO2)增加，颜色加深，故答案为：bc；变深；正反应是吸热反应，其他条件不变，温度升高平衡正向移动，c(NO2)增加，颜色加深；

(2)由题目信息可知，用某组分(B)的平衡压强(PB)表示平衡常数为：生成物分压的系数次幂乘积与反应物分压系数次幂乘积的比，N2O4(g)⇌2NO2(g)的平衡常数Kp==，平衡常数只受温度温度影响，温度不变，平衡常数不变，故答案为： ；温度；

(3)平衡时正逆速率相等，由v正=k正．p(N2O4)，v逆=k逆．p2(NO2)，联立可得Kp=，当N2O4分解10%时，设投入的N2O4为1mol，转化的N2O4为0.1mol，则：

N2O4(g)⇌2NO2(g)  物质的量增大△n

1       2-1=1

0.1mol    0.1mol

故此时p(N2O4)= ×100kPa=×100kPa，则v正=4.8×l04s-1××100kPa=3.9×106 kPa•s-1；故答案为： ；3.9×106；

(4)在温度为T时，平衡时N2O4分解百分率为a，设投入的N2O4为1mol，转化的N2O4为amol，则：

      N2O4(g)⇌2NO2(g)

起始量(mol)：1    0          

变化量(mol)：a    2a

平衡量(mol)：1-a   2a

故x(N2O4)= ，x(NO2)= ，则平衡常数Kp===p0×，保持温度不变，平衡常数不变，令N2O4的平衡分解率为y，则：p0×=2p0×，解得y=，故答案为： 。