(10分)NO2和N2O4混合气体的针管实验是高中化学的经典素材。理论估算和实测发现,混合气体体积由V压缩为V/2,温度由298K升至311K。已知这两个温度下
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(10分)NO2和N2O4混合气体的针管实验是高中化学的经典素材。理论估算和实测发现,混合气体体积由V压缩为V/2,温度由298K升至311K。已知这两个温度下N2O4(g) 2NO2(g)的压力平衡常数Kp分别为0.141和0.363。 6-1 通过计算回答,混合气体经上述压缩后,NO2的浓度比压缩前增加了多少倍。 6-2 动力学实验证明,上述混合气体几微秒内即可达成化学平衡。压缩后的混合气体在室温下放置,颜色如何变化?为什么? |
答案
(10分) 6-1 ⑴设混合气体未被压缩,在298K(V1、T1)达平衡,N2O4(g)的平衡分压为p1,NO2(g)的平衡分压为p2,则 p1 + p2 =" 1atm " (a) KP(298K) = (p2/pӨ)2/(p1/pӨ) =" 0.141 " (b) 解联立方程(a)和(b),得: p1 =" 0.688" atm, p2 =" 0.312" atm ⑵设针管压缩未发生平衡移动,已知pT1 = 1atm,T1 = 298K,T2 = 311K,V2/V1 = 1/2,根据理想气体状态方程pT1 V1/ T1 = pT2 V2/ T2,解得: pT2 =" 2.087" atm,N2O4(g)的分压p1 =" 1.436" atm,NO2的分压p2 =" 0.651" atm ⑶压缩引发压力变化,QP = 0.6512/1.436 =" 0.296" < 0.363 = KP(311K),平衡正向移动。设达到平衡时N2O4(g)分压减小x atm,则NO2的分压增加2x atm,有: KP(311K) = [(p2 +2x)/pӨ]2/[(p1-x)/pӨ] =" 0.363 " (c) 解得:x =" 0.0317" atm。 N2O4(g)的平衡分压p1(311K) =" 1.404" atm,NO2(g)的平衡分压为p2(311K) ="0.714" atm ⑷浓度比等于分压比:p2(311K)/ p2(298K) =" 0.714/0.312" = 2.29,增加了1.29倍。 6-2 压缩后的混合气体在室温下放置,温度逐渐下降,平衡象放热方向移动,NO2聚合成N2O4,颜色逐渐变浅,直到体系温度降至室温,颜色不再变化。 |
解析
略 |
举一反三
对于同温同压下可逆反应 2A(g) + B(s) C(g)+D(g)达到平衡的标志是( )A.压强不变 | B.每分钟A的减少量等于D的增加量的两倍 | C.B物质的浓度不变 | D.A物质的百分含量不变 |
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(改编题)下列能用勒夏特列原理解释的是 ( ) ①红棕色NO2加压后颜色先变深后变浅②实验室中常用排饱和食盐水的方式收集氯气③Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后颜色变深④氯水宜保存在低温、避光条件下⑤合成氨反应,为提高氨的产率,理论上应采取降低温度的措施⑥ SO2催化氧化成SO3的反应,往往加入过量的空气⑦工业制取金属钾Na(l) + KCl(l) NaCl(l)+ K(g)选取适宜的温度,使K成蒸气从反应混合物中分离出来A.①③⑤⑥⑦ | B.②④⑤⑥⑦ | C.①②④⑤⑥ | D.全部 |
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(原创题)某温度下,反应2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0在密闭容器中达到平衡,下列叙述中正确的是 ( )A.保持体积不变,加入少许NO2,再达平衡时NO2的体积分数变小 | B.保持体积不变,加入少许NO2,将使逆反应速率减小 | C.加压使体积变小,将使逆反应速率增大,平衡时颜色变浅 | D.保持体积不变,升高温度,再达到平衡时颜色变浅 |
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(改编题)在密闭容器中发生如下反应:mA(g)+nB(g)pC(g)达到平衡后,保持温度不变,将气体体积缩小到原来的1/2,当达到新平衡时,C的浓度为原来的1.9倍。下列说法中正确的是 ( ) A.m + n>p | B.平衡向正反应方向移动 | C. A的转化率降低 | D. C的体积分数增加 |
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在一固定容积的密闭容器中,充入2molA和1molB发生反应:2A(g)+B(g)x C(g),达到平衡后,达到平衡时,C的物质的量浓度为0.9mol/L。若维持容器体积和温度不变,按0.6 molA, 0.3molB和1.4 molC为起始物质,达到平衡后,C的物质的量浓度也为0.9mol/L,则x的值为( )A.只能为2 | B.只能为3 | C.只能为4 | D.可能为2或3 |
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