Question

11．已知NO₂和N₂O₄可以相互轉(zhuǎn)化：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0．現(xiàn)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(yīng)物濃度隨時(shí)間變化關(guān)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(shí)間的變化；a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中，表示化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的點(diǎn)是bd．
下列不能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是B．
A．容器內(nèi)混合氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化而改變
B．容器內(nèi)混合氣體的密度不隨時(shí)間變化而改變
C．容器內(nèi)混合氣體的顏色不隨時(shí)間變化而改變
D．容器內(nèi)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間變化而改變
（2）①前10min內(nèi)用NO₂表示的化學(xué)反應(yīng)速率v（NO₂）=0.04mol•L^-1•min^-1．
②15min時(shí)，反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）在b點(diǎn)的平衡常數(shù)K（b）=$\frac{10}{9}$．
（3）25min時(shí)采取的措施是加入0.8molNO₂；其平衡常數(shù)K（d）=K（b）（填“＞”“=”或“＜”）．
（4）若要達(dá)到使NO₂（g）的百分含量與d點(diǎn)相同的化學(xué)平衡狀態(tài)，在25min時(shí)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(jié)合圖象中物質(zhì)濃度的變化量判斷；
可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度不發(fā)生變化；
可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)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(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達(dá)平衡；
（2））①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（NO₂）；
②平衡常數(shù)指達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，根據(jù)圖讀出平衡時(shí)各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$計(jì)算；
（3）25min時(shí)，X的濃度增大，Y的濃度不變，只能是增大X的濃度，根據(jù)瞬間濃度變化計(jì)算加入二氧化氮的物質(zhì)的量；d點(diǎn)與b點(diǎn)的溫度相同，溫度不變平衡常數(shù)不變；
（4）由圖可知，25 min時(shí)X的濃度突然增大，Y濃度不變，應(yīng)是增大X的濃度，等效為增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，到達(dá)新平衡時(shí)二氧化氮的含量減�。�
A．使用催化劑不影響平衡移動(dòng)；
B．縮小體積，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，二氧化氮含量減��；
C．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)；
D．加入一定量的N₂O₄，等效為增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)．

解答 解：（1）由圖可知0-10min內(nèi)，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(shí)間的變化曲線，Y表示N₂O₄濃度隨時(shí)間的變化曲線；
由圖可知，10-25min及30min之后X、Y的物質(zhì)的量不發(fā)生變化，則相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)的點(diǎn)處于化學(xué)平衡狀態(tài)，故b、d處于化學(xué)平衡狀態(tài)；
A．隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體物質(zhì)的量增大，恒溫恒容下壓強(qiáng)增大，容器內(nèi)混合氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化而改變，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故A正確；
B．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，容器內(nèi)混合氣體的密度為定值，故B錯(cuò)誤；
C．容器內(nèi)混合氣體的顏色不隨時(shí)間變化而改變，說明二氧化氮的濃度不變，反應(yīng)到達(dá)平衡，故C正確；
D．混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體物質(zhì)的量增大，平均相對(duì)分子質(zhì)量減小，當(dāng)容器內(nèi)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間變化而改變，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，
故答案為：X；bd；B；
（2）①X表示NO₂濃度隨時(shí)間的變化曲線，Y表示N₂O₄濃度隨時(shí)間的變化曲線．由圖可知，前10min內(nèi)，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(diǎn)時(shí)各物質(zhì)平衡濃度為c（NO₂）=0.6mol/L，c（N₂O₄）=0.4mol/L，所以b點(diǎn)的平衡常數(shù)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(shí)，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(zhì)的量為2L×（1-0.6）mOl/L=0.8mol，即加入0.8molNO₂，d點(diǎn)與b點(diǎn)的溫度相同，平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變平衡常數(shù)不變，故K（d）=K（b），
故答案為：加入0.8molNO₂；=；
（4）由圖可知，25 min時(shí)X的濃度突然增大，Y濃度不變，應(yīng)是增大X的濃度，等效為增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，到達(dá)新平衡時(shí)二氧化氮的含量減小，即d點(diǎn)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(dòng)，二氧化氮含量不變，故A錯(cuò)誤；
B．縮小體積，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，二氧化氮含量減小，故B正確；
C．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，二氧化氮含量增大，故C錯(cuò)誤；
D．加入一定量的N₂O₄，等效為增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，二氧化氮含量減小，故D正確，
故答案為：BD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、化學(xué)平衡圖象等，（4）為易錯(cuò)點(diǎn)，學(xué)生容易認(rèn)為d點(diǎn)二氧化氮濃度大，則二氧化氮含量高，難度中等．