Question

(1)可逆反应：N₂O₄2NO₂，在体积不变的密闭容器中反应，下列说法中可判断该反应达到平衡状态的是            (选填序号）

①单位时间内生成2nmolNO₂的同时生成n mol N₂O₄

②单位时间内消耗n mol N₂O₄的同时生成2n mol NO₂

③容器中的压强不再改变的状态

④混合气体的颜色不再改变的状态

⑤混合气体的密度不再改变的状态

(2)373k时把0.12 mol无色的N₂O₄气体通入体积500 ml的密闭容器中，发生反应：

N₂O₄2NO₂，容器中立即出现红棕色。反应进行到2s时，测得生成NO₂的物质的量为0.01 mol；反应进行到60 s时达到平衡，此时容器内N₂O₄与NO₂的物质的量相等。请计算：    （本小题要求写出解过程）

①开始2 s内以N₂O₄表示的化学反应速率；

②达到平衡时体系的压强与开始时体系的压强之比；

③达到平衡时，体系中NO₂的物质的量浓度；

④N₂O₄的平衡转化率。

Answer

⑴①③④； (2)①0.005mol·L-1·s-1 ；a=0.04 ；②4/3；③0.16mol·L-1 ；④33.3%

【解析】(1)①单位时间内生成2nmolNO2的同时生成n mol N2O4，说明此时正逆反应速率相等，是平衡状态；②单位时间内消耗n mol N2O4的同时生成2n molNO2，均为正反应速率，无法判断是平衡状态；③反应前后气体的体积不等，故反应器中压强不再随时间变化时能说明反应达到平衡状态；④NO2为红棕色气体，N2O4为无色气体，故体系颜色深浅不再发生改变时能说明反应达到平衡状态；⑤密度=，总质量不变，体积也不变，故混合气体的密度保持不变时不能说明反应达到平衡状态；答案为①③④；

(2)①反应进行到2s时NO2的反应速率为=0.01mol·L-1·s-1 ，则以N2O4表示的化学反应速率为×0.01mol·L-1·s-1=0.005mol·L-1·s-1 ；

② N2O42NO2

起始物质的量(mol) 0.12 0

变化物质的量(mol) n 2n

平衡物质的量(mol) 0.12-n 2n

则：0.12-n=2n，解得：n=0.04mol，根据阿伏加德罗定律可知，体积一定时，气体的压强与物质的量成正比，即达到平衡时体系的压强与开始时体系的压强之比=(0.12-+n):0.12=4:3；

③达到平衡时，体系中NO2的物质的量浓度为=0.16mol·L-1；

④N2O4的平衡转化率为×100%=33.3%。

点睛：化学平衡的标志有直接标志和间接标志两大类。一、直接标志：正反应速率=逆反应速率，注意反应速率的方向必须有正向和逆向。同时要注意物质之间的比例关系，必须符合方程式中的化学计量数的比值。二、间接标志：1、各物质的浓度不变。2、各物质的百分含量不变。3、对于气体体积前后改变的反应，压强不变是平衡的标志。4、对于气体体积前后不改变的反应，压强不能做标志。5、对于恒温恒压条件下的反应，气体体积前后改变的反应密度不变是平衡标志。6、对于恒温恒容下的反应，有非气体物质的反应，密度不变是平衡标志。