Question

2．已知NO₂和N₂O₄之間發(fā)生可逆反應(yīng)：2NO₂（g）（紅棕色）═N₂O₄（g）（無(wú)色）
（1）在燒瓶A和B中盛有相同濃度的NO₂與N₂O₄的混合氣體，中間用止水夾夾緊，浸入到盛有水的燒杯中，如圖1所示．分別向兩個(gè)燒杯中加入濃硫酸和NH₄NO₃固體，觀察到的現(xiàn)象是：A中氣體紅棕色加深，B中B中紅棕色變淺．這說(shuō)明，當(dāng)條件改變時(shí)，原來(lái)的化學(xué)平衡將被破壞，并在新的條件下建立起新的平衡，即發(fā)生化學(xué)平衡的移動(dòng)．
下列條件的改變，能使該反應(yīng)化學(xué)平衡正向移動(dòng)的是bc
a．及時(shí)分離出NO₂氣體           b．適當(dāng)降低溫度
c．增大壓強(qiáng)                   d．選擇高效催化劑

（2）圖2是在一定溫度下，某固定容積的密閉容器中充入一定量的NO₂氣體后，反應(yīng)速率（v）與時(shí)間（t）的關(guān)系曲線．下列敘述正確的是ace．
a．t₁時(shí)，反應(yīng)未達(dá)到平衡，NO₂濃度在減小
b．t₂時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡，反應(yīng)不再進(jìn)行
c．t₂～t₃，各物質(zhì)濃度不再變化
d．t₂～t₃，各物質(zhì)的濃度相等
e．0～t₂，N₂O₄濃度增大
f．反應(yīng)過(guò)程中氣體的顏色不變
（3）某容積2L的密閉容器中充入一定量的NO₂和N₂O₄的混合氣體，在一定溫度壓強(qiáng)下，兩者物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖3所示．
①表示NO₂變化的曲線是Y （填“X”或“Y”）．
②在0到1min內(nèi)用Y的濃度變化表示的該反應(yīng)的反應(yīng)速率是0.3mol•L^-1•min^-1．
③計(jì)算該反應(yīng)平衡時(shí)化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)K=8.75．

Answer 1

分析 （1）濃硫酸的稀釋是吸熱反應(yīng)，硝酸銨的溶解過(guò)程是吸熱過(guò)程，所以盛有濃硫酸的燒杯中溶液溫度升高、溶解硝酸銨的燒杯中溶液溫度降低，A中氣體顏色加深，說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向移動(dòng)；
該反應(yīng)的正反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，增加二氧化氮濃度、減少四氧化二氮濃度、降低溫度、增大壓強(qiáng)都能使平衡正向移動(dòng)；
（2）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等且不等于0，根據(jù)圖知，t₁時(shí)，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，平衡正向移動(dòng)；t₂～t₃，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正逆反應(yīng)速率相等且各物質(zhì)物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度及百分含量都不變；
（3）①根據(jù)圖知，隨著反應(yīng)進(jìn)行，X的物質(zhì)的量增大、Y的物質(zhì)的量減少，說(shuō)明Y是反應(yīng)物、X是生成物，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，△n（X）=（0.7-0.4）mol=0.3mol、△n（Y）=（1.0-0.4）mol=0.6mol，同一可逆反應(yīng)中同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化量之比等于其計(jì)量數(shù)之比，所以X、Y的計(jì)量數(shù)之比=△n（X）：△n（Y）=0.3mol：0.6mol=1：2，根據(jù)方程式確定二氧化氮變化曲線；
②在0到1min內(nèi)v（Y）=$\frac{\frac{0.6mol}{2L}}{1min}$；
③達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，c（NO₂）=$\frac{0.4mol}{2L}$=0.2mol/L、c（N₂O₄）=$\frac{0.7mol}{2L}$=0.35mol/L，化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$．

解答 解：（1）濃硫酸的稀釋是吸熱反應(yīng)，硝酸銨的溶解過(guò)程是吸熱過(guò)程，所以盛有濃硫酸的燒杯中溶液溫度升高、溶解硝酸銨的燒杯中溶液溫度降低，A中氣體顏色加深，說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向移動(dòng)，所以B中B中紅棕色變淺；
該反應(yīng)的正反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，增加二氧化氮濃度、減少四氧化二氮濃度、降低溫度、增大壓強(qiáng)都能使平衡正向移動(dòng)，
a．及時(shí)分離出NO₂氣體，二氧化氮濃度降低，平衡逆向移動(dòng)，故錯(cuò)誤；           
b．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，適當(dāng)降低溫度，平衡正向移動(dòng)，故正確；
c．正反應(yīng)是氣體體積減小的可逆反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，故正確；                   
d．選擇高效催化劑，只改變反應(yīng)速率不影響平衡移動(dòng)，故錯(cuò)誤；
故選bc；
故答案為：B中紅棕色變淺；bc；
（2）a．t₁時(shí)，反應(yīng)未達(dá)到平衡，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，所以平衡正向移動(dòng)，則NO₂濃度在減小，故正確；
b．t₂時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，所以反應(yīng)達(dá)到平衡，反應(yīng)仍然進(jìn)行，為動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
c．t₂～t₃，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，所以各物質(zhì)濃度不再變化，故正確；
d．t₂～t₃，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，所以各物質(zhì)濃度不再變化，但各物質(zhì)的濃度不相等，故錯(cuò)誤；
e．0～t₂，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，平衡正向移動(dòng)，則N₂O₄濃度增大，故正確；
故選ace；
（3）①根據(jù)圖知，隨著反應(yīng)進(jìn)行，X的物質(zhì)的量增大、Y的物質(zhì)的量減少，說(shuō)明Y是反應(yīng)物、X是生成物，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，△n（X）=（0.7-0.4）mol=0.3mol、△n（Y）=（1.0-0.4）mol=0.6mol，同一可逆反應(yīng)中同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化量之比等于其計(jì)量數(shù)之比，所以X、Y的計(jì)量數(shù)之比=△n（X）：△n（Y）=0.3mol：0.6mol=1：2，所以X是四氧化二氮、Y是二氧化氮曲線，故答案為：Y；
②在0到1min內(nèi)v（Y）=$\frac{\frac{0.6mol}{2L}}{1min}$=0.3mol/（L．min），
故答案為：0.3；
③達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，c（NO₂）=$\frac{0.4mol}{2L}$=0.2mol/L、c（N₂O₄）=$\frac{0.7mol}{2L}$=0.35mol/L，化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.35}{0.2×0.2}$=8.75，
故答案為：8.75．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的量隨時(shí)間變化曲線、化學(xué)平衡影響因素、反應(yīng)速率與時(shí)間圖象等知識(shí)點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，難點(diǎn)是圖象分析，要注意圖象中縱橫坐標(biāo)含義、曲線變化趨勢(shì)及起始點(diǎn)、拐點(diǎn)、相交點(diǎn)等，注意：化學(xué)反應(yīng)速率只影響反應(yīng)速率不影響平衡移動(dòng)．