Question

11．已知NO₂和N₂O₄可以相互轉化：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0．現將一定量NO₂和N₂O₄的混合氣體通入一定體積為2L的恒溫密閉玻璃容器中，反應物濃度隨時間變化關系如圖．
（1）圖中共有兩條曲線X和Y，其中曲線X表示NO₂濃度隨時間的變化；a、b、c、d四個點中，表示化學反應處于平衡狀態的點是bd．
下列不能說明該反應已達到平衡狀態的是B．
A．容器內混合氣體的壓強不隨時間變化而改變
B．容器內混合氣體的密度不隨時間變化而改變
C．容器內混合氣體的顏色不隨時間變化而改變
D．容器內混合氣體的平均相對分子質量不隨時間變化而改變
（2）①前10min內用NO₂表示的化學反應速率v（NO₂）=0.04mol•L^-1•min^-1．
②15min時，反應2NO₂（g）?N₂O₄（g）在b點的平衡常數K（b）=$\frac{10}{9}$．
（3）25min時采取的措施是加入0.8molNO₂；其平衡常數K（d）=K（b）（填“＞”“=”或“＜”）．
（4）若要達到使NO₂（g）的百分含量與d點相同的化學平衡狀態，在25min時還可以采取的措施是BD．
A．加入催化劑                       B．縮小容器體積
C．升高溫度                          D．加入一定量的N₂O₄．

Answer 1

分析 （1）由2NO₂（g）?N₂O₄（g），可知△c（NO₂）=2△c（N₂O₄），結合圖象中物質濃度的變化量判斷；
可逆反應到達平衡時，各物質的濃度不發生變化；
可逆反應到達平衡時，同種物質的正逆速率相等且保持不變，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達平衡；
（2））①根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NO₂）；
②平衡常數指達到平衡時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，根據圖讀出平衡時各組分的平衡濃度，代入平衡常數表達式K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$計算；
（3）25min時，X的濃度增大，Y的濃度不變，只能是增大X的濃度，根據瞬間濃度變化計算加入二氧化氮的物質的量；d點與b點的溫度相同，溫度不變平衡常數不變；
（4）由圖可知，25 min時X的濃度突然增大，Y濃度不變，應是增大X的濃度，等效為增大壓強，平衡正向移動，到達新平衡時二氧化氮的含量減小．
A．使用催化劑不影響平衡移動；
B．縮小體積，壓強增大，平衡正向移動，二氧化氮含量減小；
C．正反應是放熱反應，升高溫度平衡逆向移動；
D．加入一定量的N₂O₄，等效為增大壓強，平衡正向移動．

解答 解：（1）由圖可知0-10min內，X的濃度變化量為（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，Y的濃度變化量為（0.6-0.4）mol/L=0.2mol/L，由2NO₂（g）?N₂O₄（g），可知△c（NO₂）=2△c（N₂O₄），所以X表示NO₂濃度隨時間的變化曲線，Y表示N₂O₄濃度隨時間的變化曲線；
由圖可知，10-25min及30min之后X、Y的物質的量不發生變化，則相應時間段內的點處于化學平衡狀態，故b、d處于化學平衡狀態；
A．隨反應進行混合氣體物質的量增大，恒溫恒容下壓強增大，容器內混合氣體的壓強不隨時間變化而改變，說明反應到達平衡，故A正確；
B．混合氣體總質量不變，容器容積不變，容器內混合氣體的密度為定值，故B錯誤；
C．容器內混合氣體的顏色不隨時間變化而改變，說明二氧化氮的濃度不變，反應到達平衡，故C正確；
D．混合氣體總質量不變，隨反應進行混合氣體物質的量增大，平均相對分子質量減小，當容器內混合氣體的平均相對分子質量不隨時間變化而改變，說明反應到達平衡，
故答案為：X；bd；B；
（2）①X表示NO₂濃度隨時間的變化曲線，Y表示N₂O₄濃度隨時間的變化曲線．由圖可知，前10min內，NO₂的濃度變化量為（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，所以υ（NO₂）=$\frac{0.4mol/L}{10min}$=0.04mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.04；
②由圖可知，b點時各物質平衡濃度為c（NO₂）=0.6mol/L，c（N₂O₄）=0.4mol/L，所以b點的平衡常數K（b）=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=）=$\frac{0.4}{{0.6}^{2}}$=$\frac{10}{9}$，
故答案為：$\frac{10}{9}$；
（3）25min時，X的濃度增大，Y的濃度不變，只能是增大X的濃度，即增大NO₂ 的濃度，加入二氧化氮的物質的量為2L×（1-0.6）mOl/L=0.8mol，即加入0.8molNO₂，d點與b點的溫度相同，平衡常數只受溫度影響，溫度不變平衡常數不變，故K（d）=K（b），
故答案為：加入0.8molNO₂；=；
（4）由圖可知，25 min時X的濃度突然增大，Y濃度不變，應是增大X的濃度，等效為增大壓強，平衡正向移動，到達新平衡時二氧化氮的含量減小，即d點二氧化氮含量小于10-25min平衡階段二氧化氮的含量．
A．使用催化劑不影響平衡移動，二氧化氮含量不變，故A錯誤；
B．縮小體積，壓強增大，平衡正向移動，二氧化氮含量減小，故B正確；
C．正反應是放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，二氧化氮含量增大，故C錯誤；
D．加入一定量的N₂O₄，等效為增大壓強，平衡正向移動，二氧化氮含量減小，故D正確，
故答案為：BD．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、化學平衡圖象等，（4）為易錯點，學生容易認為d點二氧化氮濃度大，則二氧化氮含量高，難度中等．