Question

4．已知：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-52.7kJ/mol，某课外活动小组为了探究温度和压强对化学平衡的影响，做了如下两组实验：
Ⅰ．该小组的同学取了两个烧瓶A和B，分别加入相同浓度的NO₂与N₂O₄的混合气体，中间用夹子夹紧，并将A和B浸入到已盛有水的两个烧杯中（如图所示），然后分别向两个烧杯中加入浓硫酸和NH₄NO₃固体．
请回答：
（1）A中的现象是气体颜色加深（填“加深”或“变浅”，下同）；B中的现象是气体颜色变浅；
（2）由此可知，降低温度，该化学平衡向正（填“正”或“逆”）反应方向移动；
（3）该化学反应的浓度平衡常数表达式为K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$．
Ⅱ．在三支容积均为30cm³针筒中分别抽入10cm³NO₂与N₂O₄的混合气体，将针筒前端封闭．
（1）将第二支针筒活塞迅速推至5cm³处，此时气体的颜色变深，一段时间后气体颜色又变浅了，但仍比第一支针筒气体的颜色深．
①最初推进针筒后颜色变深的原因是：针筒的容积减小，NO₂浓度增大
②一段时间后气体颜色又变浅的原因是：增大压强后该平衡向正（填“正”或“逆”）反应方向移动；
（2）将第三支针筒活塞拉至20cm³处，观察到的现象是：气体的颜色先变浅（填“深”或“浅”，下同），一段时间后气体颜色又变深，但仍比第一支针筒气体的颜色浅．
①在此过程中，该反应的化学平衡常数将不变 （填“增大”、“减小”或“不变”，下同）
②NO₂的转化率将减小．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）浓硫酸稀释时放出热量，导致溶液的温度升高，硝酸铵溶解时吸收热量，导致溶液的温度降低，升高温度平衡向吸热方向移动，降低温度，平衡向放热方向移动；
（2）根据气体颜色的变化确定移动方向；
（3）平衡常数等于生成物与反应物浓度幂的比值；
Ⅱ．（1）减小体积，二氧化氮的浓度增大，则气体颜色加深，同时增大气体压强，根据勒夏特列原理分析解答；
（2）体积变大，二氧化氮的浓度降低，颜色变浅；体积变大，压强减小，平衡向着气体体积增大的方向移动，颜色变深；化学平衡只是减弱外界的影响，颜色比第一支针筒浅；
①温度不变，化学平衡常数不变；
②根据平衡移动方向判断二氧化氮的转化率的变化．

解答 Ⅰ．（1）浓硫酸稀释时放出热量，导致溶液的温度升高，硝酸铵溶解时吸收热量，导致溶液的温度降低，反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）是放热反应，A烧杯中，升高温度，平衡向逆反应方向移动，二氧化氮气体浓度增大，气体颜色加深，降低温度，平衡向正反应方向移动，二氧化氮浓度降低，所以气体颜色变浅，故答案为：加深； 变浅；
（2）由以上分析知，降低温度，气体颜色变浅，说明平衡向正反应方向移动，故答案为：正；
（3）平衡常数等于生成物与反应物浓度幂的比值，K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$，故答案为：$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$；
Ⅱ．（1）①气体体积由10cm³迅速推至5cm³处，气体体积减小，气体的体积减小时，NO₂浓度增大，则气体颜色加深，
故答案为：针筒的容积减小，NO₂浓度增大；
 ②气体体积减小，则气体压强增大，平衡向正反应方向移动，二氧化氮浓度降低，所以气体颜色变浅，故答案为：正；
（2）体积变大，二氧化氮的浓度降低，颜色变浅；体积变大，压强减小，平衡向着气体体积增大的方向移动，颜色变深；化学平衡只是减弱外界的影响，颜色比第一支针筒浅；
①化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变；
②化学平衡向着气体体积增大的方向移动，即向着生成NO₂的方向移动，则NO₂转化率降低，
故答案为：浅；  深；  浅；①不变； ②减小．

点评 本题考查了温度、压强对化学平衡的影响，为高频考点，侧重考查学生的分析能力和实验能力，难度不大，根据勒夏特里原理来分析解答即可．