Question

在100 ℃时，将0.100  mol的N₂O₄气体充入1 L 抽空的密闭容器中，发生如下反应：N₂O₄2NO₂，隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到下表：

(1)达到平衡时，N₂O₄的转化率为______________，表中c₂________c₃，a________b(填“>”、“<”或“＝”)。

(2)20 s时N₂O₄的浓度c₁＝________ mol·L^－1，在0～20 s内N₂O₄的平均反应速率为________ mol·L^－1·s^－1。

(3)若在相同情况下最初向该容器充入的是二氧化氮气体，则要达到上述同样的平衡状态，二氧化氮的起始浓度是________ mol·L^－1。

Answer

60 > = 0.07 0.0015 0.20

【解析】

（1）由表可知，60s时反应达平衡，根据方程式计算△c(N2O4)，根据转化率计算平衡时N2O4的转化率；根据方程式计算，计算c2、c3，据此解答；60s后反应达平衡，反应混合物各组分的浓度不变；

（2）由△c(NO2)，根据方程式计算△c（N2O4），20s的四氧化二氮的浓度=起始浓度-△c(N2O4)；根据v=计算v(N2O4)；

（3）达到上述同样的平衡状态，说明两个平衡为等效平衡，按化学计量数换算到N2O4一边，满足c(N2O4)为0.100mol/L；

(1)由表可知，60s时反应达平衡，c(NO2)=0.120mol/L,根据反应N2O4⇌2NO2可知,平衡时消耗二氧化氮的浓度为：c(N2O4)=0.120mol/L×=0.06mol/L，则平衡时N2O4的转化率为： ×100%=60%；达到平衡时各组分的浓度不再变化，则c3=a=b=0.1mol/L−0.06mol/L=0.04mol/L；由表可知，40s时，c(N2O4)=0.050mol/L，N2O4的浓度变化为：(0.1−0.05)mol/L=0.05mol/L，则c2=0.05mol/L×2=0.10mol/L，所以c2>c3，

故答案为：60；>；=；

(2)由表可知，20s时，c(NO2)=0.060mol/L，则反应消耗N2O4的浓度为0.030mol/L，则20s的四氧化二氮的浓度c1=0.1mol/L−0.03mol/L=0.07mol/L；在0s∼20s内四氧化二氮的平均反应速率为v(N2O4)==0.0015mol⋅(L⋅s)−1，

故答案为：0.07；0.0015；

(3)达到上述同样的平衡状态，为等效平衡，按化学计量数换算到N2O4一边,满足c(N2O4)为0.100mol/L即可，根据反应N2O4⇌2NO2可知二氧化氮的浓度应该为：c(NO2)=2c(N2O4)=0.1mol/L×2=0.20mol/L，

故答案为：0.20。