Question

【題目】(1)在某一容積為2 L的密閉容器中，某一反應(yīng)中A、B、C、D四種氣體的物質(zhì)的量n(mol)隨時間t(min)的變化曲線如圖所示：

回答下列問題：

①該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________。

②前2 min用A的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率為________。在2 min時，圖像發(fā)生改變的原因是________(填字母)。

A.增大壓強(qiáng) B.降低溫度 C.加入催化劑 D.增加A的物質(zhì)的量

(2)在100 ℃時，將0.01 mol的四氧化二氮?dú)怏w充入0.1 L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，隔一定時間對該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到如下表格：

時間/s 濃度/mol·L－1	0	20	40	60	80	100
c(N2O4)/mol·L－1	0.100	0.070	0.050	c3	a	b
c(NO2)/mol·L－1	0.000	0.060	c2	0.120	0.120	0.120

試填空：

①該反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________，達(dá)到平衡時四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率為_______。

②在0～20 s內(nèi)，四氧化二氮的平均反應(yīng)速率為______，哪一時間段______(指0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 s)反應(yīng)速率最大并解釋______。

Answer 1

【答案】4A＋5B6C＋4D 0.1 mol·L－1·min－1 AC N2O42NO2 60% 0.001 5 mol·L－1·s－1 0～20 s 開始時反應(yīng)物的濃度最大

【解析】

（1）①隨著時間的推移逐漸減少的是反應(yīng)物，逐漸增多的是生成物；相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量（或濃度）之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，據(jù)此確定化學(xué)方程式。

②根據(jù)υ=計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率；根據(jù)濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑等外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響判斷引起反應(yīng)速率變化的原因。

（2）①根據(jù)NO2的濃度不再變化確定各物質(zhì)的平衡濃度，進(jìn)一步計(jì)算N2O4的平衡轉(zhuǎn)化率。

②分別計(jì)算各時間段的平均反應(yīng)速率，再利用外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響進(jìn)行分析。

（1）①A、B物質(zhì)的量隨著時間的推移逐漸減小，A、B為反應(yīng)物；C、D物質(zhì)的量隨著時間的推移逐漸增大，C、D為生成物；在0~2min內(nèi)A、B、C、D物質(zhì)的量的改變值依次為0.4mol（2.5mol-2.1mol=0.4mol）、0.5mol（2.4mol-1.9mol=0.5mol）、0.6mol（0.6mol-0mol=0.6mol）、0.4mol（0.4mol-0mol=0.4mol），則A、B、C、D的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為4:5:6:4；3min后各物質(zhì)物質(zhì)的量保持不變且都不為0說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4A（g）+5B（g）6C（g）+4D（g）。

②前2min用A的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率υ（A）==0.1mol/（L·min）。從圖像可以看出，2min時改變條件，各物質(zhì)物質(zhì)的量瞬時不變，2~3min內(nèi)曲線的斜率變大，化學(xué)反應(yīng)速率加快。A項(xiàng)，若增大壓強(qiáng)，各物質(zhì)物質(zhì)的量瞬時不變，化學(xué)反應(yīng)速率加快；B項(xiàng)，若降低溫度，各物質(zhì)物質(zhì)的量瞬時不變，化學(xué)反應(yīng)速率減慢；C項(xiàng)，若加入催化劑，各物質(zhì)物質(zhì)的量瞬時不變，化學(xué)反應(yīng)速率加快；D項(xiàng)，若增加A的物質(zhì)的量，雖然化學(xué)反應(yīng)速率加快，但A的物質(zhì)的量突然增大；答案選AC。

（2）①在0~20s內(nèi)，N2O4的濃度減少0.100mol/L-0.070mol/L=0.030mol/L，NO2的濃度增加0.060mol/L-0.000mol/L=0.060mol/L，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2O4（g）2NO2（g）。60s、80s、100s時NO2的物質(zhì)的量濃度都為0.120mol/L，說明NO2的平衡濃度為0.120mol/L，用三段式

N2O4（g）2NO2（g）

c（起始）（mol/L） 0.100 0.000

c（轉(zhuǎn)化）（mol/L） 0.060 0.120

c（平衡）（mol/L） 0.040 0.120

達(dá)到平衡時N2O4的轉(zhuǎn)化率為×100%=60%。

②在0~20s內(nèi)，N2O4的平均反應(yīng)速率υ（N2O4）==0.0015mol/（L·s）。20~40s內(nèi)N2O4的平均反應(yīng)速率υ（N2O4）==0.001mol/（L·s）；根據(jù)①的分析60s時反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，c3=0.040mol/L，40~60s內(nèi)N2O4的平均反應(yīng)速率υ（N2O4）==0.0005mol/（L·s）；60~80s、80~100s反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，化學(xué)反應(yīng)速率不變且相等；根據(jù)上述計(jì)算，0~20s時間段反應(yīng)速率最大，原因是：開始時反應(yīng)物的濃度最大，反應(yīng)速率最大。