Question

【題目】無色氣體N2O4是一種強氧化劑，為重要的火箭推進劑之一。N2O4與NO2轉換的熱化學方程式為N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋24.4 kJ/mol。

(1)將一定量N2O4投入固定容積的真空容器中，下述現象能說明反應達到平衡的是 _________。

a．v正(N2O4)＝2v逆(NO2)

b．體系顏色不變

c．氣體平均相對分子質量不變

d．氣體密度不變

達到平衡后，保持體積不變升高溫度，再次到達平衡時，混合氣體顏色____(填 “變深”“變淺”或“不變”)，判斷理由_______。

(2)平衡常數K可用反應體系中氣體物質分壓表示，即K表達式中用平衡分壓代替平衡濃度，分壓＝總壓×物質的量分數[例如：p(NO2)＝p總×x(NO2)]。寫出上述反應平衡常數Kp表達式 _______________________(用p總、各氣體物質的量分數x表示)；影響Kp的因素_________________。

(3)上述反應中，正反應速率v正＝k正·p(N2O4)，逆反應速率v逆＝k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆為速率常數，則Kp為____(以k正、k逆表示)。若將一定量N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解(溫度298 K、壓強100 kPa)，已知該條件下k正＝4.8×104 s－1，當N2O4分解10%時，v正＝______________kPa·s－1。

(4)真空密閉容器中放入一定量N2O4，維持總壓強p0恒定，在溫度為T時，平衡時N2O4分解百分率為α。保持溫度不變，向密閉容器中充入等量N2O4，維持總壓強在2p0條件下分解，則N2O4的平衡分解率的表達式為__________________________。

Answer 1

【答案】 bc 變深 正反應是吸熱反應，其他條件不變，溫度升高平衡正向移動，c(NO2)增加，顏色加深 (p總·x)2(NO2)/x(N2O4) 溫度 k正/k逆 3.9×106

【解析】(1)a．應是2v正(N2O4)=v逆(NO2) 時反應達到平衡狀態，故a錯誤；b．體系顏色不變，說明二氧化氮濃度不變，反應到達平衡狀態，故b正確；c．混合氣體總質量不變，隨反應減小混合氣體總物質的量增大，平均相對分子質量減小，當氣體平均相對分子質量不變時，反應到達平衡狀態，故c正確；d．混合氣體的總質量不變，容器的容積不變，氣體密度始終不變，故d錯誤，正反應是吸熱反應，其他條件不變，溫度升高平衡正向移動，c(NO2)增加，顏色加深，故答案為：bc；變深；正反應是吸熱反應，其他條件不變，溫度升高平衡正向移動，c(NO2)增加，顏色加深；

(2)由題目信息可知，用某組分(B)的平衡壓強(PB)表示平衡常數為：生成物分壓的系數次冪乘積與反應物分壓系數次冪乘積的比，N2O4(g)2NO2(g)的平衡常數Kp==，平衡常數只受溫度溫度影響，溫度不變，平衡常數不變，故答案為： ；溫度；

(3)平衡時正逆速率相等，由v正=k正．p(N2O4)，v逆=k逆．p2(NO2)，聯立可得Kp=，當N2O4分解10%時，設投入的N2O4為1mol，轉化的N2O4為0.1mol，則：

N2O4(g)2NO2(g) 物質的量增大△n

1 2-1=1

0.1mol 0.1mol

故此時p(N2O4)= ×100kPa=×100kPa，則v正=4.8×l04s-1××100kPa=3.9×106 kPas-1；故答案為： ；3.9×106；

(4)在溫度為T時，平衡時N2O4分解百分率為a，設投入的N2O4為1mol，轉化的N2O4為amol，則：

N2O4(g)2NO2(g)

起始量(mol)：10

變化量(mol)：a2a

平衡量(mol)：1-a2a

故x(N2O4)= ，x(NO2)= ，則平衡常數Kp===p0×，保持溫度不變，平衡常數不變，令N2O4的平衡分解率為y，則：p0×=2p0×，解得y=，故答案為： 。