Question

已知：2NO₂（g）?N₂O₄（g）；△H＜0．在恒温恒容条件下，将一定量NO₂和N₂O₄的混合气体通入容积为2L的密闭容器中，反应过程中各物质的物质的量浓度c随时间t的变化关系如图所示．请回答：
（1）a点时，v_（正）

 

v_（逆）（填“＜”、“＞”或“=”），X线、Y线中代表N₂O₄的是

 

；
（2）反应在第10min达到平衡，则前10min内用NO₂表示的化学反应速率v（NO₂）=

 

mol?L^-1?min^-1．该温度下，反应的平衡常数K=

 

（可用分数表示）；
（3）在第25分钟，进行的操作是

 

；
（4）a、b、c、d四点对应的时刻，NO₂物质的量浓度由小到大的顺序是

 

，再次平衡时的d点NO₂的体积分数比b点时

 

（填“大”、“小”或“相等”）；
（5）假如在第35分钟从容器中移去0.4mol N₂O₄，并加入适当催化剂使反应在第40分钟达到平衡，请在图中画出从第35分钟以后两种物质的物质的量浓度c随时间t的变化关系，并标注所画线条对应的物质．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线

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，据此结合图象中物质浓度的变化量判断；根据反应进行的方向判断正速率与逆速率的相对大小；
（2）根据v=

△c

t

计算v（NO₂）；反应在第10min达到平衡，根据图象求出平衡时的浓度，再根据K的表达式求出K；
（3）由曲线看出25 min时，NO₂的浓度突然增大；
（4）开始时反应逆向进行，二氧化氮的浓度逐渐增大，第25分钟充入二氧化氮，平衡正向移动，二氧化氮的浓度减小；该反应正方向为体积减小的方向，增大压强平衡正移；
（5）在第35分钟从容器中移去0.4mol N₂O₄，采用极限法，把N₂O₄全部转化为NO₂，则相当于移去了0.8molNO₂，则平衡时的浓度与25min以前的平衡时的浓度相同，据此画出曲线．

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线表示NO₂浓度随时间的变化曲线，Y线表示N₂O₄浓度随时间的变化曲线；由图可知，N₂O₄浓度逐渐减小，NO₂浓度逐渐增大，反应逆向进行，所以v_（正）＜v_（逆）；
故答案为：Y线；
（2）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，前10min内，NO₂的浓度变化量为（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，所以υ（NO₂）=

0.4mol/L

10min

=0.04mol?L^-1?min^-1；0～10min，反应2NO₂（g）?N₂O₄（g），v（NO₂）=0.6mol?L^-1，v（N₂O₄）=0.4mol?L^-1，则K=

c(N2O4)

c2(NO2)

=

0.4

0．62

=

10

9

，
故答案为：0.04；

10

9

；
（3）由曲线看出25 min时，NO₂的浓度突然增大，可知改变的条件为增大NO₂的浓度，即充入0.8molNO₂；
故答案为：充入0.8molNO₂；
（4）开始时反应逆向进行，二氧化氮的浓度逐渐增大，所以NO₂物质的量浓度b＞a，第25分钟充入0.8molNO₂，二氧化氮的浓度突然增大，平衡正向移动，二氧化氮的浓度又减小，所以二氧化氮的浓度c＞d，综上NO₂物质的量浓度由小到大的顺序是：a＜b＜d＜c；该反应正方向为体积减小的方向，增大压强平衡正移，25min时，增大二氧化氮的浓度，达到平衡状态时压强比原来平衡时的压强增大了，所以平衡正向进行的程度比原平衡大，则二氧化氮的浓度比原来平衡时的浓度小；
故答案为：a＜b＜d＜c；小；
（5）在第35分钟从容器中移去0.4mol N₂O₄，采用极限法，把N₂O₄全部转化为NO₂，则相当于移去了0.8molNO₂，则平衡时的浓度与25min以前的平衡时的浓度相同，即40min达到平衡时，c（NO₂）=0.6mol/L，c（N₂O₄）=0.4mol/L，据此作图为：；
故答案为：．

点评：本题考查改变外界条件对化学反应速率及化学平衡的影响、化学平衡图象、反应速率计算等，难度中等，侧重于考查学生对化学平衡有关知识的综合运用能力．