Question

已知2NO₂（g）═N₂O₄（g）△H=-52.7kJ?mol^-1，常溫下N₂O₄為無色氣體．某課外活動小組為了探究溫度和壓強對化學平衡的影響，做了如下兩組實驗：
Ⅰ．該小組的同學取了兩個燒瓶A和B，分別加入相同濃度的NO₂與N₂O₄的混合氣體，中間用夾子夾緊，并將A和B浸入到已盛有水 的兩個燒杯中（如圖所示），然后分別向兩個燒杯中加入濃硫酸和NH₄NO₃固體（NH₄NO₃固體溶解吸收大量的熱）．請回答：
（1）A中的現象

 

，B中的現象

 

；
（2）由此可知，降低溫度，該化學平衡向

 

（填“正”或“逆”）反應方向移動；
Ⅱ．在三支容積均為30cm³針筒中分別抽入10cm³相同濃度的NO₂與N₂O₄的混合氣體，將針筒前端封閉．
（3）將第二支針筒活塞迅速推至5cm³處，此時氣體的顏色變深，一段時間后氣體顏色又變淺了，但仍比第一支針筒氣體的顏色深．
①推進針筒后氣體顏色變深的原因是

 

；
②一段時間后氣體顏色又變淺的原因是

 

；
（4）將第三支針筒活塞拉至20cm³處，此時氣體的顏色

 

，一段時間后氣體顏色

 

，但仍比第一支針筒氣體的顏色

 

．
①在此過程中，該反應的化學平衡常數

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②NO₂的轉化率

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析：（1）濃硫酸稀釋時放出熱量，導致溶液的溫度升高，硝酸銨溶解時吸收熱量，導致溶液的溫度降低，升高溫度平衡向吸熱方向移動，降低溫度，平衡向放熱方向移動；
（2）根據氣體顏色的變化確定移動方向；
（3）減小體積，二氧化氮的濃度增大，則氣體顏色加深，同時增大氣體壓強，根據勒夏特列原理分析解答；
（4）體積變大，二氧化氮的濃度降低，顏色變淺；體積變大，壓強減小，平衡向著氣體體積增大的方向移動，顏色變深；化學平衡只是減弱外界的影響，顏色比第一支針筒淺；
①溫度不變，化學平衡常數不變；
②根據平衡移動方向判斷二氧化氮的轉化率的變化．

解答：解：（1）濃硫酸稀釋時放出熱量，導致溶液的溫度升高，硝酸銨溶解時吸收熱量，導致溶液的溫度降低，反應2NO₂（g）?N₂O₄（g）是放熱反應，A燒杯中，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，二氧化氮氣體濃度增大，氣體顏色加深，降低溫度，平衡向正反應方向移動，二氧化氮濃度降低，所以氣體顏色變淺；故答案為：氣體顏色加深，氣體顏色變淺；正；
（2）降低溫度，該化學平衡向放熱反應方向進行，即平衡正向進行，故答案為：正；
（3）①氣體體積由10cm³迅速推至5cm³處，氣體體積減小，氣體的體積減小時，NO₂濃度增大，則氣體顏色加深；故答案為：氣體的體積減小，NO₂濃度增大，氣體的顏色加深；
②氣體體積減小，則氣體壓強增大，平衡向正反應方向移動，二氧化氮濃度降低，所以氣體顏色變淺，故答案為：增大壓強，減小氣體的體積，平衡向正反應方向移動；
（4）體積變大，二氧化氮的濃度降低，顏色變淺；體積變大，壓強減小，平衡向著氣體體積增大的方向移動，顏色變深；化學平衡只是減弱外界的影響，顏色比第一支針筒淺；
①化學平衡常數只與溫度有關，溫度不變，化學平衡常數不變；
②化學平衡向著氣體體積增大的方向移動，即向著生成NO₂的方向移動，則NO₂轉化率降低，故答案為：變淺、變深、淺、①不變、②減小．

點評：本題考查了溫度、壓強對化學平衡的影響，難度不大，根據勒夏特里原理來分析解答即可．