Question

将一定量NO₂和N₂O₄的混合气体通入体积为2L的恒温密闭容器中，各物质浓度随时间变化的关系如图1所示．

请回答：
（1）图1中，曲线

 

（填“X”或“Y”）表示NO₂浓度随时间的变化情况；前10min内v（NO₂）=

 

mol/（L?min）．
（2）下列选项中不能说明该反应已达到平衡状态的是

 

（填选项字母）．
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
（3）反应进行到10min时，共吸收热量22.76kJ，则该反应的热化学方程式为

 

；该反应的平衡常数K=

 

．
（4）反应进行到20min时，再向容器内充入一定量NO₂，10min后达到新的平衡，此时测得c（NO₂）=0.9mol/L．
①第一次平衡时混合气体中NO₂的体积分数为w₁，达到新平衡后混合气体中NO₂的体积分数为w₂，则w₁

 

w₂（填“＞”、“？”或“＜”）；
②请在图2中画出20min后各物质的浓度随时间变化的曲线（曲线上必须标出“X”和“Y”）．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,热化学方程式,化学平衡常数的含义,化学平衡状态的判断

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据反应方程式2NO₂（g） N₂O₄（g）可知，NO₂的浓度变化是N₂O₄浓度变化量的2倍，据此判断；根据v=

△ c

△ t

计算v（NO₂）；
（2）化学反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，且不等于0，各物质的浓度不再发生变化，由此衍生的一些物理量不发生变化，以此进行判断，得出正确结论；
（3）根据图象进行判断；根据平衡常数的定义进行计算；
（4）①增大压强，平衡向着气体体积减小的方向移动；
②根据平衡时浓度作图．

解答： 解：（1）由图可知10-25min平衡状态时，X表示的生成物的浓度变化量为（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，Y表示的反应物的浓度变化量为（0.6-0.4）mol/L=0.2mol/L，X表示的生成物的浓度变化量是Y表示的反应物的浓度变化量的2倍，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；v（NO₂）=

0.4mol/L

0.2mol/L

=0.04mol?L^-1?min^-1，故答案为：X，0.04；
（2）A．反应前后气体的化学计量数之和不等，故容器总压强不随时间改变可作为判断是否达到化学平衡状态的依据，故A正确；
B．密度=

总质量

体积

，总质量不变，体积也不变，故混合气体的密度不随时间变化而改变不能作为判断是否达到化学平衡状态的依据，故B错误；
C．NO₂为红棕色气体，N₂O₄为无色气体，故混合气体的颜色不随时间变化而改变可作为判断是否达到化学平衡状态的依据，故C正确；
D．平均分子量=

总质量

总物质的量

，总质量不变，总物质的量在变，故反应混合气平均分子量不再改变可作为判断是否达到化学平衡状态的依据，故D正确，
故选B．
（3）由（1）可知，反应物为N₂O₄，生成物为NO₂，反应进行到10min时，N₂O₄的物质的量变化为0.2mol/L×2L=0.4mol，共吸收热量22.76kJ，故反应1molN₂O₄共吸收热量22.76kJ×2.5=56.9kJ，故该反应热化学方程式为：N₂O₄（g）?2NO₂（g），△H=+56.9kJ/mol；k=

c2(NO2)

c(N2O4)

=

0.6×0.6

0.4

=0.9，
故答案为：N₂O₄（g）?2NO₂（g），△H=+56.9kJ/mol，0.9；
（4）①恒容，充入一定量NO₂，相当于增大压强，平衡逆向移动，新平衡后混合气体中NO₂的体积分数减小，故W₁＞W₂，故答案为：＞；
②30min时，c（NO₂）=0.9mol/L，k=

c2(NO2)

c(N2O4)

=

0.9×0.9

c(N2O4)

=0.9，c（N₂O₄）=0.9mol/L，
20min-30min，N₂O₄的浓度增加了0.9-0.4=0.5mol/L，故NO₂的浓度减少了1mol/L，则20min时，c（NO₂）=1+0.6=1.6mol/L，c（N₂O₄）=0.9mol/L

故答案为：．

点评：本题考查化学反应速率及化学平衡图象，注重对图象的分析，明确图象中纵横坐标及点、线、面的意义是解答本题的关键，难度中等．