Question

物质(t-BuNO)₂在正庚烷溶剂中发生如下反应：(t-BuNO)₂2(t-BuNO)

（1）当(t-BuNO)₂的起始浓度(c₀)为0.50mol·L^―1时，实验测得20℃时的平衡转化率(α)是60%｡20℃时上述反应的平衡常数K=          ｡

（2）一定温度下，随着(t-BuNO)₂的起始浓度增大，其平衡转化率             (填“增大”、“不变”或“减小”)｡已知20℃时该反应在CCl₄溶剂中的平衡常数为1.70mol·L^―1，若将反应溶剂正庚烷改成CCl₄，并保持(t-BuNO)₂起始浓度相同，则它在CCl₄溶剂中的平衡转化率         (填“大于”、“等于”或“小于”)其在正庚烷溶剂中的平衡转化率｡

（3）实验测得该反应的ΔH=+50.5kJ·mol^―1，活化能E_a=90.4kJ·mol^―1｡下列能量关系图合理的是          (填字母)｡

（4）该反应的ΔS         (填“＞”、“＜”或“＝”)0｡在         (填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行｡

（5）通过比色分析得到30℃时(t-BuNO)₂浓度随时间的变化关系如右图所示，请在同一图中绘出t-BuNO浓度随时间的变化曲线。

Answer

（1）1.80mol·L―1(2分) （2）减小(1分) 小于(1分)

（3）D(2分) （4）＞(1分) 较高(1分)

（5） (2分)

【解析】（1）(t-BuNO)2的起始浓度(c0)为0.50mol·L―1，温度为20℃时，其平衡转化率(α)为60%，则平衡时(t-BuNO)2的浓度为0.50 mol·L―1×(1―60%)=0.2 mol·L―1，t-BuNO的平衡浓度为0.50 mol·L―1×60%×2=0.6 mol·L―1，故20℃时平衡常数K=。

（2）当增大(t-BuNO)2的起始浓度，因为反应物为1种，则相当于增大压强，平衡逆向移动，(t-BuNO)2的转化率减小；已知20℃时该反应在CCl4溶剂中的平衡常数为1.70 mol·L―1＜1.8 mol·L―1，说明在四氯化碳中，反应逆向进行，则它在CCl4溶剂中的平衡转化率小于其在正庚烷溶剂中的平衡转化率。

（3）该反应的ΔH=+50.5kJ·mol―1，说明是吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，排除B、C；活化能Ea=90.4kJ·mol―1，则活化能数值与反应热数值的比值小于2，A图不符合，所以答案选D。

（4）该反应中，物质的量增加，混乱度增大，所以ΔS＞0；因为ΔH＞0，根据反应自发性的判据ΔG = ΔH―TΔS＜0，只有在较高温度时ΔG才可能小于0，反应才能自发。

（5）根据30℃时(t-BuNO)2浓度随时间变化的曲线，可计算出t-BuNO的浓度随时间的变化值，如：1min时(t-BuNO)2浓度减小0.05―0.03=0.02 mol·L―1，则t-BuNO浓度从0增加到0.04 mol·L―1，则(1，0.04)为一个点；3min时(t-BuNO)2浓度减小0.05 mol·L―0.01=0.04 mol·L―1，则t-BuNO浓度为0.08 mol·L―1，(3，0.08)为1个点，依次求出不同时间的t-BuNO浓度的数值，用平滑曲线连起来即可，图像见答案。

考点：考查平衡常数的计算、化学反应与能量的关系图、反应自发性判断、作图等内容。