Question

在373K時(shí)，把115gN₂O₄氣體通入體積為500ml的真空密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：N₂O₄（g）?2NO₂（g），當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到2s時(shí)，NO₂含量為0.1mol，進(jìn)行到60s時(shí)達(dá)到平衡，此時(shí)容器內(nèi)混合氣體的密度是同溫同壓下氫氣密度的28.75倍，計(jì)算：
（1）反應(yīng)開始到2s，用N₂O₄表示的反應(yīng)速率
（2）達(dá)到平衡時(shí)體系的壓強(qiáng)是開始時(shí)的多少倍？
（3）平衡時(shí)N₂O₄的物質(zhì)的量是多少？

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：（1）由N₂O₄?2NO₂，反應(yīng)進(jìn)行到2s時(shí)，NO₂含量為0.1mol，則N₂O₄減少0.05mol，結(jié)合v=

△c

△t

計(jì)算反應(yīng)速率；
（2）115gN₂O₄氣體物質(zhì)的量=

115g

92g/mol

=1.25mol，60s時(shí)達(dá)到平衡，此時(shí)容器內(nèi)混合氣體密度是氫氣密度的28.75倍，則混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為28.75×2=57.5g/mol，平衡狀態(tài)設(shè)四氧化二氮反應(yīng)物質(zhì)的量為x
              N₂O₄?2NO₂，
開始（mol）  1.25     0
轉(zhuǎn)化（mol）      x     2x
平衡（mol）    1.25-x  2x
則

92g/mol×(1.25-x)mol+46g/mol×2xmol

(1.25-x+2x)mol

=57.5g/mol，
解得x=0.75mol，以此計(jì)算反應(yīng)前后壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比；
（3）根據(jù)平衡計(jì)算得到N₂O₄的物質(zhì)的量．

解答： 解：（1）由N₂O₄?2NO₂，反應(yīng)進(jìn)行到2s時(shí)，NO₂含量為0.01mol，則N₂O₄減少0.05mol，由v=

△c

△t

=

0.05mol 0.5L

2s

=0.05 mol?L^-1?S^-1，
答：開始2s內(nèi)，以N₂O₄表示的反應(yīng)速率為0.05 mol?L^-1?S^-1；
（2））115gN₂O₄氣體物質(zhì)的量=

115g

92g/mol

=1.25mol，60s時(shí)達(dá)到平衡，此時(shí)容器內(nèi)混合氣體密度是氫氣密度的28.75倍，則混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為28.75×2=57.5g/mol，平衡狀態(tài)設(shè)四氧化二氮反應(yīng)物質(zhì)的量為x
              N₂O₄?2NO₂，
開始（mol）  1.25     0
轉(zhuǎn)化（mol）      x     2x
平衡（mol）    1.25-x  2x
則

92g/mol×(1.25-x)mol+46g/mol×2xmol

(1.25-x+2x)mol

=57.5g/mol，
解得x=0.75mol；
計(jì)算可知，開始總物質(zhì)的量為1.25mol，平衡時(shí)總物質(zhì)的量為1.25+0.75=2mol，
達(dá)到平衡時(shí)體系的壓強(qiáng)：開始時(shí)壓強(qiáng)=（1.25+0.75）：1.25=2：1.25=1.6；
達(dá)到平衡時(shí)體系的壓強(qiáng)是開始時(shí)的1.6倍；
答：達(dá)到平衡時(shí)體系的壓強(qiáng)是開始時(shí)的1.6倍；
（3）由（2）計(jì)算可知平衡狀態(tài)N₂O₄的物質(zhì)的量=1.25mol-0.75mol=0.5mol，答：平衡時(shí)N₂O₄的物質(zhì)的量是0.5mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡及化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算，題目難度中等，明確信息中的平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算是解答的關(guān)鍵，并熟悉化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算式及化學(xué)平衡三段法計(jì)算即可解答．