Question

2．已知N₂O₄和NO₂可以相互轉化：2NO₂（g）?N₂O_4（g）△H＜0現將一定量N₂O₄和NO₂的混合氣體通入體積為2L的恒溫密閉玻璃容器中，發生反應，各物質濃度隨時間變化關系如圖：

（1）圖中曲線Y（填“X”或“Y”）表示c（N₂O₄）隨時間的變化．
（2）從起點開始首次達到平衡時，以NO₂表示的反應速率為0.04mol/（L•min）．
（3）圖中b點的平衡常數K的值為0.9．
（4）其他條件不變，若起始時向該容器中通入0.4molN₂O₄和0.2molNO₂，則v_正＞v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）；若升溫該反應的平衡常數K增大（填“增大”、“減小”或“不變”），判斷理由是N₂O₄分解為NO₂是吸熱反應，溫度升高，平衡右移，平衡常數增大．
（5）25min時，改變的外界條件是增大NO₂的濃度，圖象中a、b、c、d四點中v_正=v_逆地的點是bd，四點中c點體系顏色最深．

Answer 1

分析 （1）根據反應方程式2NO₂（g）?N₂O₄（g）可知，NO₂的濃度變化是N₂O₄濃度變化量的2倍，據此結合圖象中物質濃度的變化量判斷；
（2）根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NO₂）；
（3）NO₂的濃度變化是N₂O₄濃度變化量的2倍，0～15min，二氧化氮濃度增大，四氧化二氮濃度減小，平衡逆向進行，根據圖象求出平衡時的濃度，再根據K的表達式求出K；
（4）計算此時的濃度商Q和平衡常數比較判斷反應進行的方向，反應為N₂O₄（g）?2NO₂（g），△H＞0，升溫平衡正向進行，平衡常數增大；
（5）25min時二氧化氮濃度急劇增大，此時四氧化二氮濃度不變，隨反應進行二氧化氮濃度進行，四氧化二氮濃度增大，平衡逆向進行，圖象可知二氧化氮濃度最大的點氣體顏色最深．

解答 解：（1）由圖可知10-25min平衡狀態時，X表示的生成物的濃度變化量為（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，Y表示的反應物的濃度變化量為（0.6-0.4）mol/L=0.2mol/L，X表示的生成物的濃度變化量是Y表示的反應物的濃度變化量的2倍，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，
故答案為：Y；
（2）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，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：0.04mol/（L•min）；
（3）NO₂的濃度變化是N₂O₄濃度變化量的2倍，b點0～15min，反應N₂O₄（g）?2NO₂（g），平衡濃度為c（NO₂）=0.6mol•L^-1，c（N₂O₄）=0.4mol•L^-1，則K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0．{6}^{2}}{0.4}$=0.9，故答案為：0.9；
（4）其他條件不變，若起始時向該容器中通入0.4mol N₂O₄和0.2mol NO₂，NO₂濃度為0.1mol/L，N₂O₄濃度為0.2mol/L，Qc=$\frac{0．{1}^{2}}{0.2}$=0.05＜K=0.9，則平衡正向進行，則v_正＞v_逆，反應進行的方向是吸熱反應方向，若升溫平衡正向進行，該反應的平衡常數K增大，
故答案為：＞；增大；N₂O₄分解為NO₂是吸熱反應，溫度升高，平衡右移，平衡常數增大；
（5）25min時二氧化氮濃度急劇增大，此時四氧化二氮濃度不變，隨反應進行二氧化氮濃度進行，四氧化二氮濃度增大，平衡逆向進行，所以改變的條件是增大二氧化氮的濃度，圖象中a、b、c、d四點中v_正=v_逆地的點是bd，圖象可知二氧化氮濃度最大的點氣體顏色最深，c點的二氧化氮濃度最大，顏色最深，
故答案為：增大NO₂的濃度；bd；c．

點評 本題考查了化學平衡狀態、化學反應速率的計算和影響因素分析判斷，主要是反應進行方向和氣體顏色變化的判斷，題目難度中等．