Question

9．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b和d．
（2）①前10min内用NO₂表示的化学反应速率v（NO₂）=0.04mol•L^-1•min^-1．
②0～15min，反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常数K_b=$\frac{10}{9}$．
③25min～35min时，反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常数K_d=K_b（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）反应25min时，若只改变了某一个条件，使曲线发生如上图所示的变化，该条件可能是增大NO₂的浓度（用文字表达），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B、D．
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）根据浓度的变化程度来判断，浓度的变化量之比等于化学方程式中的化学计量数之比，浓度变化较快的为NO₂，即曲线X表示NO₂浓度随时间的变化；当体系中物质的量浓度不再发生变化时，即达到平衡，所以b、d点为平衡点；
（2）①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算前10min内用NO₂表示的化学反应速率；
②根据化学平衡常数概念得反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常数，再代入表中数据可得；
③反应在25 min～35 min时，N₂O₄ 浓度逐渐增大，NO₂ 的浓度迅速增大后又逐渐减小，所以一定是增大NO₂ 的浓度，没有改变温度，温度不变，化学平衡常数K不变；
（3）根据图象25min，N₂O₄ 浓度逐渐增大，NO₂ 的浓度迅速增大后又逐渐减小，所以一定是增大NO₂ 的浓度；要达到使NO₂（g）的百分含量与d点相同的化学平衡状态，相当于增大压强，或者加入反应体系中的一种物质．

解答 解：（1）由图象可知，0～10min内，X曲线浓度变化△（X）为0.6mol/L-0.2mol/L=0.4mol/L，Y曲线浓度变化△（Y）为0.6mol/L-0.4mol/L=0.2mol/L，根据反应可知NO₂和N₂O₄的浓度变化量之比为2：1，则曲线X表示NO₂浓度随时间的变化；当体系中物质的量浓度不再发生变化时，即达到平衡，所以b、d点为平衡点；
故答案为：X；b和d；
（2）①由图象可知，0～10min内，X曲线浓度变化△（X）为0.6mol/L-0.2mol/L=0.4mol/L，则前10min内用NO₂表示的化学反应速率v（NO₂）=$\frac{0.4mol/L}{10min}$=0.04mol/（L•min）；
故答案为：0.04；    
②由图象可知，0～15min，反应是平衡的，平衡时c（NO₂）=0.6mol/L，c（N₂O₄）=0.4mol/L，则反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常数K=$\frac{0.4}{0．{6}^{2}}$=$\frac{10}{9}$；
故答案为：$\frac{10}{9}$；
③反应在25 min～35 min时，N₂O₄ 浓度逐渐增大，NO₂ 的浓度迅速增大后又逐渐减小，所以一定是增大NO₂ 的浓度，没有改变温度，所以反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常数K_d=K_b；
故答案为：=；
（3）根据图象可知25min时X浓度突然增大，Y浓度不变，说明增大了NO₂的浓度；根据方程式的特点可知，要达到使NO₂（g）的百分含量与d点相同的化学平衡状态，相当于增大压强，或者加入反应体系中的一种物质，增加NO₂浓度相当于增大体系压强，所以也可以采取缩小容器的体积，B项正确，增大N₂O₄ 的浓度也相当于增大压强，平衡正向移动，D项正确；答案选B、D．
故答案为：增大NO₂的浓度；B、D．

点评 本题考查化学平衡的计算，涉及化学平衡图象、反应速率计算等知识，题目难度中等，明确化学平衡及其影响因素为解答关键，注意掌握化学平衡常数、化学反应速率的概念及计算方法．