若打开K2,平衡后B容器的体积缩至0.4a L,则打开K2之前,气球B体积为

题目:如图所示,A是由导热材料制成的密闭容器,B是一耐化学腐蚀且易于传热的透明气囊.关闭K2,将各1mol NO2通过K1、K3分别充入A、B中,反应起始时A、B的体积相同均为a L.

①B中可通过______判断可逆反应2NO2==N2O4已经达到平衡.
②若平衡后在A容器中再充入0.5mol N2O4,则重新到达平衡后,平衡混合气中NO2的体积分数______(填“变大”“变小”或“不变”).
③若容器A中到达平衡所需时间t s,达到平衡后容器内压强为起始压强的0.8倍,则平均化学反应速率v(NO2)等于______.
④若打开K2,平衡后B容器的体积缩至0.4a L,则打开K2之前,气球B体积为______L.

解析:①②③小问都较容易,本文主要分析第④小问。第④问,主要考察等效平衡知识。网上对此题第④问的分析基本上都是“打开K2,则相当于是在等温等压时的平衡,因此平衡时等效的.由于此时反应物的物质的量是B中的二倍,所以打开K2之前,气球B体积为(aL+0.4aL)÷2=0.7aL”。从网友反馈的情况来看,如此分析,很多人仍然无法理解。为此,阿柯整理了一下自己的思路,发上来,供大家参考,希望能给迷茫的人一些启示。

解法1:当打开K2,B容器的体积缩至0.4a L(A仍然保持原来体积),则此时的总体积为(aL+0.4aL)。相当于起始时充入2mol NO2于一个1.4aL的容器中使反应达平衡。由于此时的平衡,和K2打开前的温度和压强是一样的,则两次的平衡是等效的。2mol NO2平衡时对应的体积是1.4aL,则K2打开前B装置充入1molNO2平衡时对应的体积设为x,列关系式得:2mol/1.4aL=1mol/xL,解得x0.7aL(此分析是网上答案的一个补充说明)。如果对分析1还是抱有疑问,请继续看解法2

解法2:因为2NO2==N2O4为气体物质的量减少的反应,在K2打开前,A装置体积不变,则随着反应达到平衡,压强会一直降低。而B装置体积会随着气体减少而缩小,达平衡后强压不会变。则两装置平衡后,B的压强比A高,打开K2后,B体积就会缩小,直至AB两装置压强相等。根据题意,B体积缩小至0.4a L和体积为aL的A装置压强相等,根据气体物质的量与容器体积、形成压强的对应关系,相当于起始时2mol NO2分在AB两装置当中的物质的量为:A装置NO2=(2mol/1.4aL)*aL=10/7mol,B装置NO2=(2mol/1.4aL)*0.4aL=4/7 mol(即10/7mol NO2在aL的A装置达到平衡的压强与4/7 mol NO2在0.4aL的A装置达到等效平衡时的压强相等)。再由比例关系,4/7 molNO2对应的体积是0.4aL,则打开K2前,B中充入的1 molNO2对应的体积设为x,列关系式得:4/7 mol/0.4aL=1mol/xL,解得x=0.7aL

打赏

没有评论

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注