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) 2 NO₂(g)  △H=+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)=2 v_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，则混合气体颜色________(填 “变深”、“变浅”或“不变”)。

(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的因素是____________________。

(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·p ²(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×l0⁴ 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a。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

(1)bc；变深

(2)p总·x2(NO2)/ x(N2O4)；温度；

(3)k正/k逆；3.9×106

(4)

【解析】

试题分析：(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，故选bc；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：。

【考点定位】考查化学平衡状态判断、化学平衡常数、化学反应速率

【名师点晴】本题考查化学平衡状态判断、化学平衡常数、化学反应速率等，题目涉及字母型计算，为易错题目，侧重考查学生信息获取与知识迁移运用。对于是否为化学平衡状态，要知道可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等且保持不变，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡。本题的难点是用某组分(B)的平衡压强(PB)表示平衡常数。