關于“2NO2(紅棕色)N2O4(無色)”平衡的認識與習題

1、. 關于“2NO2(紅棕色) N2O4(無色) ”平衡的認識與習題一、知識鞏固：二氧化氮是紅棕色氣體(顏色同溴蒸汽),有毒,易壓縮成無色液體，易溶于水,有強氧化性,造成光化學煙霧的主要因素； NO2的氧化性較強，碳、硫、磷等在NO2中容易起火燃燒，它和許多有機物的蒸氣混合可形成爆炸性氣體。 N02是單電子分子，在低溫時易聚合成二聚體N204。N2O4(無色)2NO2(紅棕色)2NO(無色) + O2N2O4在固態(tài)時是無色晶體，由N02二聚體組成；在264K時熔解為黃色液體并含有少量NO2；當達到沸點時(294K)，在棕色氣體中含15%NO2。在413K以上N2O4全部轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2，超

2、過423K，NO2發(fā)生分解，          N2O4 2NO2        H57kJ·mol-1          2NO2 2NO + O2    NO2易溶于水歧化生成HNO3和HNO2，而HNO2不穩(wěn)定受熱立即分解：      

3、;    2NO2 + H2O HNO3 + HNO2          3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O所以當NO2溶于熱水時其反應(上述兩反應的合并)如下:          3NO2 + H2O(熱) 2HNO3 + NO這個反應是工業(yè)上制備HNO3的一個重要反應。NO、NO2、O2溶于水的計算： 用總方程式4NO2+O2+2H2O4HNO3；4NO+3O2+2H2O4

4、HNO3進行計算. 1、溫度、已知NO2 在密閉的燒瓶中會發(fā)生聚合反應，生成N2O4 。 2NO2 N2O4 H=-57.2kJ·mol-1 (紅棕色) （無色）該平衡體系的顏色為 ；正反應為 反應。由于NO2與N2O4之間存在如下轉(zhuǎn)化關系：2NO2 N2O4,故通常情況下NO2氣體中也會存在少量N2O4，由于以上轉(zhuǎn)化是放熱過程，故只有在高溫低壓情況下，NO2氣體才相對較純。思考1若該反應達平衡后，將一個盛裝該體系的燒瓶放入熱水中，另一個放入冷水中，燒瓶中氣體的顏色會發(fā)生什么樣的變化？（參看教材P49來填空）熱水：混合氣體的顏色加深；冷水：混合氣體的顏色變淺理解：2NO2(氣)N2O

5、4(氣)+熱量，降低溫度使平衡正向移動，部分紅棕色NO2轉(zhuǎn)化為無色N2O4。視線：a方向視線：b方向2、壓強、 2NO2 N2O4 H=-57.2kJ·mol-1 （紅棕色） （無色） 當活塞往外拉時，這必然是由于針筒內(nèi)體積增大，使氣體的壓強減小，濃度也減小，顏色變淺,后來顏色逐漸變深，這必然是由于化學平衡向著生成NO2反應的方向即氣體體積增大的方向移動了；當活塞往里推時，由于針筒內(nèi)體積減小，氣體的壓強增大，濃度也增大，顏色變深。由于化學平衡向著生成N2O4的方向即氣體體積縮小的方向移動，因此混合氣體的顏色又逐漸變淺了。思考2、在N2O42NO2平衡體系中，增大N2O4的濃度，則NO

6、2和N2O4的物質(zhì)的量之比可能（ ） A 增大 B 減小 C 不變恒溫恒容：B 減小 恒溫恒壓：C 不變【p、T，再加入一些的NO2，重新平衡，NO2的體積分數(shù)與原來相比如何變？】答案：B或C 分析：在判斷比值的變化時，不僅要注意化學平衡移動的方向，還要將反應容器的特點納入分析的范圍。若上述反應是在一個定容容器中進行的反應，加入N2O4后達到新的平衡狀態(tài)，新的平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)相比壓強應當增大，壓強增大將不利于N2O4的分解，使平衡向右移動，則NO2的量會減少。進而選定B答案。問題是否到此為止呢？若上述反應是在一個恒壓容器中進行的反應，加入N2O4后達到新的平衡狀態(tài)，新的平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)

7、相比壓強相同，恒壓容器中只要加入的物質(zhì)物質(zhì)的量之比不變，新的平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)相同，進而選定C答案。 增加NO2的量，如果保持容器體積不變，則壓強會增大，現(xiàn)在題目所設壓強保持不變，則氣體體積要相應的增大。 物質(zhì)的量增加，體積也增加，濃度保持不變，與前者等效。 可以視為將兩份等效的平衡的氣體相加。 我認為，該題著重考查學生對有關平衡問題的概念掌握情況，以及等效平衡的基礎知識?！?NO2（氣）N2O4 （氣）；體積不變時，無論是加入NO2或者加入N2O4， NO2的轉(zhuǎn)化率都增大（即新平衡中N2O4的含量都會增大） 】例1、某溫度下，反應N2O42NO2-Q在密閉容器中達到平衡，下列說法不正確的是

8、 A、加壓時（體積變?。?，將使反應速率增大 B、體積不變時加入少許NO2，將使正反應速率減小 C、體積不變時加入少許N2O4，再度平衡時顏色變深 D、體積不變時，升高溫度，再度平衡時顏色變深 分析：A、B是結(jié)合化學反應速率變化判斷而設置的選項，C、D是結(jié)合化學平衡移動判斷而設置的選項，速率變化與平衡移動是測試中的兩個不同的側(cè)面在分析中要加以區(qū)分。A、體積減小使反應物濃度及生成物濃度都增大，所以無論正反應還是逆反應速率都增大。B、體積不變時增加NO2的瞬間反應物的濃度不變，生成物的濃度增大，正反應速率不變，逆反應速率增大。C、體積不變時加入少許N2O4再度平衡，無論平衡如何移動各物質(zhì)濃度均增大，

9、顏色一定加深。D、體積不變升高溫度，平衡向吸熱（正反應）方向移動，顏色一定加深。 答案：B 【變式1】一定條件下,建立平衡2NO2(g)N2O4(g),以下說法正確的是 CDA,恒溫恒容,再充入NO2,達到新平衡時,NO2的體積分數(shù)增大 B,恒溫恒容,再充入N2,達到新平衡時,容器內(nèi)顏色變淺 C,恒溫恒壓,再充入N2O4,達到新平衡時,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大 D,恒溫恒壓,再充入Ar,達到新平衡時,NO2的轉(zhuǎn)化率降低 解析：A錯,相當與在一個一模一樣的容器中加入與原來加入的一樣,因為反應物生成物都是一種,加入這樣就會有另一種,所以再將2個一模一樣的容器壓縮,那么平衡正向移動了,NO2體

10、積分數(shù)小了 B錯,沖入N2,使到容器壓強增大了,但是各反應物組分濃度不變,平衡不移動,所以顏色不變. C對,恒壓,相當于有2個一模一樣的容器有一模一樣的組分，放在一起,不壓縮,那么他們已經(jīng)達到平衡了,就相當于原來只有1個的時候,組分濃度當然不變 D對.加入了Ar,由于是恒壓,所以容器體積增大,各組分濃度減少,平衡向增大濃度的方向進行,所以平衡逆向移動,NO2的轉(zhuǎn)化率低了. 例2、反應2NO2 N2O4（正反應放熱），把充入一密閉容器中，一定條件下平衡后，若單獨改變下列條件，能使平衡混合氣體平均相對分子質(zhì)量增加的是（） A、通入NO2 B、升溫 C、通入N2O4 D、通入N2答：是 A和C，請解

11、釋原因，M=m/n,通入NO2和N2O4后使m增大而這種變化比n的變化大，故M變大。 而升溫使n變大,M變小. 加氮氣無影響 【變式2】二氧化氮在下列平衡2NO2=N2O4+Q ，在測定NO2的相對分子量時，下列條件中較為適宜的是（ ）？A.130，3.03×105帕 B.20，1.01×105帕 C.130，5.05×104帕 D.0，5.05×104帕 例3、室溫下，等體積的NO和O2混合后，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為（ ）。 A. 30； B. 31； C. 32； D. 41.33； E. 41.33 分析 本題有2個隱蔽條件：NO會與O2反應

12、生成NO2，使氣體體積發(fā)生變化；NO2會轉(zhuǎn)化為N2O4，使混合氣體的相對分子質(zhì)量增加。 有的同學沒有注意到上述隱蔽條件，只簡單認為混合氣體仍為NO和O2，計算出混合氣體平均相對分子質(zhì)量為： 30×1/232×1/231 有的同學只考慮到第1個隱蔽條件，沒有注意到第2個隱蔽條件，認為混合氣體是體積比為2：1的NO2與O2的混合氣體，計算出混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為： 46×2/332×1/341.33 解答： 若假定NO和O2只發(fā)生反應2NO2O22NO2，生成的NO2與O2的體積比為2：1，其平均相對分子質(zhì)量為41.33。 由于NO2與N2O4間存在平

13、衡2NO2N2O4，使一部分NO2轉(zhuǎn)化為相對分子質(zhì)量比NO2大的N2O4。所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量要大于41.33。答案為E?！咀兪?】 定溫定容密閉容器中充入a mol NO2,2NO2N2O4 H<0. 達到平衡后再充入a mol NO2再次達到平衡 與原平衡比較正確的是 A B D ! A 相對平均分子質(zhì)量增大 B NO2轉(zhuǎn)化率提高 C NO2質(zhì)量分數(shù)增大 D反映放出的總熱量大于原來的兩倍 解析：定溫定容密閉容器中! 2NO2 N2O4 a mol NO2 達到平衡后再充入a mol NO2,再次達到平衡-相當于增大壓強,平衡右移! 設計等效平衡:2a mol NO2,體積為

14、2倍,達到平衡后,再壓縮為1體積,平衡右移!例題4、一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，發(fā)生下列反應：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，達到平衡后改變下述條件，SO3氣體平衡濃度不改變的是 A.保持溫度和容器體積不變，充入1 mol SO3(g) B.保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1 mol SO3(g) C.保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1 mol O2(g) D.保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1 mol Ar(g) 解析：A中充入1 mol SO3氣體，平衡向逆反應方向移動，新平衡時SO3濃度變大；C中充入1 mol O2氣體，平衡向正反應

15、方向移動，新平衡時SO3濃度變大；D中充入1 mol Ar氣體，且保持壓強不變，則容器的體積擴大，平衡向逆方向移動，新平衡時SO3濃度變小。 B中雖然充入1 mol SO3，但因容器內(nèi)壓強可以保持不變，體積可以自由擴大，所以新平衡與原平衡體系中各物質(zhì)濃度分別相等，SO3濃度不變。正確答案為B。 答案：B 【變式4】 在密閉容器中，反應2SO32SO2O2-Q在某溫度下達到平衡，若體系壓強增大，平衡怎樣移動？分析 由PV=nRT可知P=nRTV，增大體系壓強的途徑至少有5種情況，而對該平衡體系的影響卻不盡相同（1）等溫壓縮容積，平衡向左移動（2）等溫等容充入SO2或O2，平衡向左移動（3）等溫等

16、容充入SO3，平衡向右移動（4）等容升溫，平衡向右移動（5）等溫等容充入不參與反應的氣體如He、N2，因各物質(zhì)的濃度不發(fā)生變化，所以平衡不移動例題5、在一定溫度下，有A、B兩個容器，A是恒容密閉容器，B是恒壓密閉容器。兩容器起始狀態(tài)完全相同，其中都充有NO2氣體，如果只考慮發(fā)生下列可逆反應：2NO2 N2O4，分別經(jīng)過一段時間后，A、B都達到平衡。下列有關敘述正確的是 D A平衡反應速率：AB B平衡時NO2物質(zhì)的量：BA C平衡時NO2的轉(zhuǎn)化率：AB D平衡時N2O4物質(zhì)的量：BA 解析：選D。由于是向氣體體積減小的方向移動，所以平衡反應速率AB，平衡時NO2物質(zhì)的量：BA，平衡時NO2的轉(zhuǎn)

17、化率：AB，而只有D是對的?？梢愿鶕?jù)平衡移動原理來理解的，書上的內(nèi)容是一切題的源頭二、針對練習 1、 在500時，2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g) H0的平衡體系中，若改變下列條件，請把影響結(jié)果填入下表中。改變條件正反應速率平衡移動的方向SO2的轉(zhuǎn)化率增大O2 濃度增大SO2 濃度減小SO3濃度休積不變充入氬氣2、通常情況下N2O4 氣體和NO2氣體可相互轉(zhuǎn)化：N2O4( g )（無色）2NO2 ( g ) 紅棕色）；H > 0 。已知二氧化氮有較強的氧化性，則下列說法不正確的是_（選填序號）. N2O4和NO2互為同素異形體 氣態(tài)時，1 mo1N2O4可完全分解成2

18、mo1NO2 鑒別NO2氣體和澳蒸氣可選用硝酸銀溶液 N2O4 和NO2都是硝酸的酸酐 在標準狀況下，NO2的密度_（大于、小于、等于）2.05g / L【密度：46g/22.4L=2.05327g/L. 隱含2NO2 N2O4 】3、在溫度t、壓強P時，反應2NO2 N2O4+Q，在密閉容器中達到平衡，回答下列問題：（1）若把容器擴大一倍，達到新平衡時（ ）A 壓強比原來的一半大 B 壓強減半C 二氧化氮濃度減半 D 四氧化二氮含量減少（2）若只把反應體系溫度升高10OC，達到新平衡時（ ）A 體系溫度為t+10OC B 體系溫度比t+10OC低些C 二氧化氮含量減少 D 四氧化二氮含量減少

19、4、100時，將0.1 mol N2O4置于1L密閉的燒瓶中，然后將燒瓶放入100 的恒溫槽中，燒瓶內(nèi)的氣體逐漸變?yōu)榧t棕色：N2O4(g) 2NO2 (g)。下列結(jié)論不能說明上述反應在該條件下已經(jīng)達到反應限度的是（ ）N2O4的消耗速率與NO2的生成速率之比為1:2NO2的生成速率與NO2消耗速率相等燒瓶內(nèi)氣體的壓強不再變化燒瓶內(nèi)氣體的質(zhì)量不再變化NO2的物質(zhì)的量濃度不再改變燒瓶內(nèi)氣體的顏色不再加深燒瓶內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化燒瓶內(nèi)氣體的密度不再變化。A、 B、 C、只有 D、只有5、如圖A是由導熱材料制成的密閉容器，B是一耐化學腐蝕且易于傳熱的氣球。關閉K2，將等量且少量的NO2通過

20、K1、K3分別充人A、B中，反應起始時，A、B的體積相同。已知：2NO2(紅棕色) N2O4(無色) H<0  (1)反應開始時，A、與B中生成N204的速率VA_ _VB；一段時間后，反應達到平衡，此時A、B中生成的N2O4的速率是VA_ _VB。(填“>”、“<”、“=”)；若打開活塞K2，氣球B將_(填：變大、變小、不變)。 (2)若在A、B中再充人與初始量相等的NO2，則達到平衡時，NO2的轉(zhuǎn)化率 A將_ (填增大或減小、不變)；若通人等量的Ne氣，則達到平衡時，A中NO2的轉(zhuǎn)化率將_，B中NO2的轉(zhuǎn)化率將_(填：變大、變小、不

21、變)。  (3)室溫下，若A、B都保持體積不變，將A套上一個絕熱層，B與外界可以進行熱傳遞，則達到平衡時，_中的顏色較深。 (4)若在容器A中充人4.6g的NO2，達到平衡后容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為57.5，則平衡時N2O4的物質(zhì)的量為_。則N02的轉(zhuǎn)化率為            。答：(1) =、< 、變小(2)增大 不變 變小 (3)A (4)002mol  40 6、常溫下，有一無色混和氣體，可

22、能有Cl2、HCl、NO、O2、CO2、N2、H2、NH3中的兩種或多種組成。取此氣體200mL進行如下實驗：（1）將氣體通過濃H2SO4體積減小40mL； （2）剩余氣體通過足量Na2O2，體積又減小40mL；（3）剩余氣體仍為無色，引燃后冷卻至室溫，體積又減小105mL；（4）最后測得剩余氣體為15mL，且其中1/3是O2（體積）。 則原200mL混和氣體由_氣體組成，其體積分別為_。答案：一定不含Cl2、HCl、NO、O2；一定含CO2、N2，H2、NH3；其體積分別是：CO280mol、N210mL、H270mL、NH340mL.7、（10分）如圖所示，當關閉K時，向A中充入4molX

23、、14molY，向B中充入2molX、7molY，起始時V（A）=V（B）=a升，在相同溫度和有催化劑存在的條件下，兩容器各自發(fā)生下列反應：2X(g)+2Y(g)Z(g)+2W(g)；H0達到平衡（）時，B中密度變?yōu)樵瓉淼模嚮卮穑海?）B中X的轉(zhuǎn)化率(X)B為 ，Y的轉(zhuǎn)化率(Y)A為 。（2）A中Z和B中的W物質(zhì)的量的比較：n(Z)A n(W)B （填、或）（3）打開K，過一段時間重新達平衡（）時，B的體積為 升（用含a的代數(shù)式表示，連通管中氣體體積不計）（4）在溫度不變的情況下，要使B容器恢復原來反應前的體積，可采取的措施是 。答（1）90 25.7（2）> （3）1.7a（4）增大

24、壓強（或?qū)⒒钊蜃笸疲?8、如圖10-5（a中活塞的質(zhì)量與筒壁的摩擦力不計；與K相連的細管的體積也忽略不計）。在標準狀況下：（1）b中氣體與水不接觸，打開K，足夠長時間后，a中氣體體積減少范圍是： 。（2）在上述（1）之后，快速推a中活塞至a中氣體全部進入b中，觀察到的現(xiàn)象是紅棕色氣體顏色變深后又變淺；原因是a中氣體進入b中后，NO2濃度增大，顏色加深，又因為2NO2（紅棕色）N2O4(g) （無色），當NO2濃度增大（或氣體壓強增大）時，平衡正向移動，NO2濃度又降低，紅棕色又變淺_。（3）若固定a中活塞如圖10-5所示，打開K，移走b的密封套，足夠長時間后，觀察到的現(xiàn)象是 a、b中氣體由無色逐漸變?yōu)榧t棕色，溶液（或水）緩慢進入b中，最終充滿b，且a中充液約；剩余氣