Question

12．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b和d．
（2）①前10min內用NO₂表示的化學反應速率v（NO₂）=0.04mol•L^-1•min^-1．
②0～15min，反應2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常數K_b=$\frac{10}{9}$．
③25min～35min時，反應2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常數K_d=K_b（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）反應25min時，若只改變了某一個條件，使曲線發生如上圖所示的變化，該條件可能是增大NO₂的濃度（用文字表達），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）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；
物質的濃度不發生變化時表示化學反應處于平衡狀態，根據圖象判斷處于平衡狀態的點；容器內混合氣體的體積不變，質量不變所以密度不變；
（2）①根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NO₂）；
②0～15min，根據圖象求出平衡時的濃度，再根據K的表達式求出K；
③由曲線看出25 min時，NO₂的濃度突然增大；溫度不變，化學平衡常數不變；
（3）由曲線看出25 min時，NO₂的濃度突然增大；根據壓強對平衡的影響分析．

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；
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，
故答案為：X；b和d；
（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；
②0～15min，反應2NO₂（g）?N₂O₄（g），v（NO₂）=0.6mol•L^-1，v（N₂O₄）=0.4mol•L^-1，則K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.4}{0．{6}^{2}}$=$\frac{10}{9}$，
故答案為：$\frac{10}{9}$；
③由曲線看出25 min時，NO₂的濃度突然增大，可知改變的條件為增大NO₂的濃度；溫度不變，化學平衡常數不變；
故答案為：=；
（3）因在25 min時，增大了NO₂的濃度，相當于增大了壓強，平衡右移，d點時NO₂的百分含量小于b時NO₂百分含量，要使25 min時改變條件達到使NO₂（g）的百分含量與d點相同的化學平衡狀態，可加壓，加入一定量的N₂O₄，也相當于加壓，
故答案為：增大NO₂的濃度；BD．

點評 本題考查化學平衡的計算，涉及化學平衡圖象、反應速率計算等知識，題目難度中等，明確化學平衡及其影響因素為解答關鍵，注意掌握化學平衡常數、化學反應速率的概念及計算方法．