Question

11．已知NO₂和N₂O₄可以相互转化：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0．现将一定量NO₂和N₂O₄的混合气体通入一定体积为2L的恒温密闭玻璃容器中，反应物浓度随时间变化关系如图．
（1）图中共有两条曲线X和Y，其中曲线X表示NO₂浓度随时间的变化；a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是bd．
下列不能说明该反应已达到平衡状态的是B．
A．容器内混合气体的压强不随时间变化而改变
B．容器内混合气体的密度不随时间变化而改变
C．容器内混合气体的颜色不随时间变化而改变
D．容器内混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而改变
（2）①前10min内用NO₂表示的化学反应速率v（NO₂）=0.04mol•L^-1•min^-1．
②15min时，反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）在b点的平衡常数K（b）=$\frac{10}{9}$．
（3）25min时采取的措施是加入0.8molNO₂；其平衡常数K（d）=K（b）（填“＞”“=”或“＜”）．
（4）若要达到使NO₂（g）的百分含量与d点相同的化学平衡状态，在25min时还可以采取的措施是BD．
A．加入催化剂                       B．缩小容器体积
C．升高温度                          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），结合图象中物质浓度的变化量判断；
可逆反应到达平衡时，各物质的浓度不发生变化；
可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等且保持不变，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡；
（2））①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（NO₂）；
②平衡常数指达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，根据图读出平衡时各组分的平衡浓度，代入平衡常数表达式K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$计算；
（3）25min时，X的浓度增大，Y的浓度不变，只能是增大X的浓度，根据瞬间浓度变化计算加入二氧化氮的物质的量；d点与b点的温度相同，温度不变平衡常数不变；
（4）由图可知，25 min时X的浓度突然增大，Y浓度不变，应是增大X的浓度，等效为增大压强，平衡正向移动，到达新平衡时二氧化氮的含量减小．
A．使用催化剂不影响平衡移动；
B．缩小体积，压强增大，平衡正向移动，二氧化氮含量减小；
C．正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动；
D．加入一定量的N₂O₄，等效为增大压强，平衡正向移动．

解答 解：（1）由图可知0-10min内，X的浓度变化量为（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，Y的浓度变化量为（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浓度随时间的变化曲线，Y表示N₂O₄浓度随时间的变化曲线；
由图可知，10-25min及30min之后X、Y的物质的量不发生变化，则相应时间段内的点处于化学平衡状态，故b、d处于化学平衡状态；
A．随反应进行混合气体物质的量增大，恒温恒容下压强增大，容器内混合气体的压强不随时间变化而改变，说明反应到达平衡，故A正确；
B．混合气体总质量不变，容器容积不变，容器内混合气体的密度为定值，故B错误；
C．容器内混合气体的颜色不随时间变化而改变，说明二氧化氮的浓度不变，反应到达平衡，故C正确；
D．混合气体总质量不变，随反应进行混合气体物质的量增大，平均相对分子质量减小，当容器内混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而改变，说明反应到达平衡，
故答案为：X；bd；B；
（2）①X表示NO₂浓度随时间的变化曲线，Y表示N₂O₄浓度随时间的变化曲线．由图可知，前10min内，NO₂的浓度变化量为（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，所以υ（NO₂）=$\frac{0.4mol/L}{10min}$=0.04mol•L^-1•min^-1，
故答案为：0.04；
②由图可知，b点时各物质平衡浓度为c（NO₂）=0.6mol/L，c（N₂O₄）=0.4mol/L，所以b点的平衡常数K（b）=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=）=$\frac{0.4}{{0.6}^{2}}$=$\frac{10}{9}$，
故答案为：$\frac{10}{9}$；
（3）25min时，X的浓度增大，Y的浓度不变，只能是增大X的浓度，即增大NO₂ 的浓度，加入二氧化氮的物质的量为2L×（1-0.6）mOl/L=0.8mol，即加入0.8molNO₂，d点与b点的温度相同，平衡常数只受温度影响，温度不变平衡常数不变，故K（d）=K（b），
故答案为：加入0.8molNO₂；=；
（4）由图可知，25 min时X的浓度突然增大，Y浓度不变，应是增大X的浓度，等效为增大压强，平衡正向移动，到达新平衡时二氧化氮的含量减小，即d点二氧化氮含量小于10-25min平衡阶段二氧化氮的含量．
A．使用催化剂不影响平衡移动，二氧化氮含量不变，故A错误；
B．缩小体积，压强增大，平衡正向移动，二氧化氮含量减小，故B正确；
C．正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，二氧化氮含量增大，故C错误；
D．加入一定量的N₂O₄，等效为增大压强，平衡正向移动，二氧化氮含量减小，故D正确，
故答案为：BD．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、化学平衡图象等，（4）为易错点，学生容易认为d点二氧化氮浓度大，则二氧化氮含量高，难度中等．