Question

已知2NO₂N₂O₄（无色气体）。a的容积保持不变，b的上盖可随容器内气体压强的改变而上下移动，以保持容器内外压强相等。保持温度不变，将等量的NO₂充入“起始态”相同的容器a、b中，同时开始反应。

（1）5min后，容器a中反应达到平衡，此时测得N₂O₄的浓度为0.15mol/L，则前5minNO₂的平均反应速率为            ；b中达到平衡所需要的时间           5min。（填“＞”、“＜”或“＝”）

（2）达到平衡时，b中的密度变为原来的4/3倍，则NO₂转化率为                      。

（3）下列信息能说明上述反应在b中达到平衡状态的是

A．每消耗2molNO₂，同时生成1molN₂O₄              

B．反应容器内的压强不再发生变化

C．气体的平均相对分子质量不再发生变化              

D．气体的密度不再发生变化

E．2v(NO₂)_正＝v(N₂O₄)_逆                               

F．容器内颜色不再变化

Answer

（1）0.06mol/(L·min)；＜；（2）50% ；（3）CDF。

【解析】

试题分析：（1）5min后，容器a中反应达到平衡，此时测得N2O4的浓度为0.15mol/L，则前5minNO2的平均反应速率为v(NO2)=2v(N2O4)=2×(0.15mol/L÷5min) =）0.06mol/(L·min)；应用b是在恒压下进行，反应过程中物质的浓度大于a，浓度越大，反应速率越快，所以b中达到平衡所需要的时间＜5min。（2）达到平衡时，b中的密度变为原来的4/3倍，则容器的容积是原理的3/4，由于反应前后气体的质量不变，根据2NO2N2O4可知，加入开始有2molNO2气体，每有2mol NO2发生反应，气体的物质的量减小1mol，容器的容积减小1/2，现在 容器的容积减小1/4mol，则有1/2mol NO2发生反应，NO2转化率为(1/2mol÷1mol)×100％＝50%；（3）A．表示反应正向进行，任何时刻都存在该转化关系，错误；B．该反应是在恒压下进行，任何时刻反应体系的压强都不变，所以不能判断反应是否达到平衡，错误；C．若气体的平均相对分子质量不在发生变化，则气体的物质的量不变，反应达到平状态，正确；D．若气体的密度不再发生变化，则任何气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，正确；E．2v(NO2)正＝v(N2O4)逆，表示反应逆向进行，未达到平衡状态，错误；F．在混合气体中只有NO2是有色气体，若容器内颜色不再变化，说明任何物质的浓度不变，反应达到平衡状态，正确。

考点：考查化学反应速率、物质平衡转化率的计算及化学平衡状态的判断的知识。