Question

17．已知NO₂和N₂O₄可以相互轉(zhuǎn)化：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0．現(xiàn)將一定量NO₂和N₂O₄的混合氣體通入一體積為2 L的恒溫密閉容器中，物質(zhì)濃度隨時間變化關(guān)系如圖1所示，回答下列問題：

（1）圖中共有兩條曲線X和Y，其中曲線X表示NO₂濃度隨時間的變化；
a、b、c、d四個點中，表示化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的點是bd．
（2）反應(yīng)進行至25 min時，曲線發(fā)生變化的原因是加入了0.8molNO₂；前10 min內(nèi)用NO₂表示的化學(xué)反應(yīng)速率v （NO₂）=0.04mol/（L•min）；d點的平衡常數(shù)的數(shù)值是1.1（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）．
（3）恒溫恒容條件下，下列選項一定可以判斷反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）達到平衡狀態(tài)的依據(jù)有a d
a．混合氣體顏色不變             
b．混合氣體的密度保持不變
c．v （NO₂）=2v （N₂O₄）          
d．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變
（4）將一定量的NO₂充入注射器中后封口，如圖2是在拉伸或壓縮注射器的過程中氣體透光率隨時間的變化（氣體顏色越深，透光率越�。�．下列說法正確的是AC
A．b點的操作是壓縮注射器
B．c點與a點相比，C（NO₂）增大，C（N₂O₄）減小
C．若不忽略體系溫度變化，且沒有能量損失，則b、c兩點的平衡常數(shù)K_b＞K_c
D．d點：v _（正）＞v _（逆）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)方程式2NO₂（g）?N₂O₄（g）可知，NO₂的濃度變化是N₂O₄濃度變化量的2倍，據(jù)此結(jié)合圖象中物質(zhì)濃度的變化量判斷；
物質(zhì)的濃度不發(fā)生變化時表示化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，根據(jù)圖象判斷處于平衡狀態(tài)的點；
（2）由曲線看出25 min時，NO₂的濃度突然增大；根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NO₂）；溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，所以d點的平衡常數(shù)的數(shù)值等于0～15min段的平衡常數(shù)結(jié)合K=$\frac{c（N{\;}_{2}O{\;}_{4}）}{c{\;}^{2}（NO{\;}_{2}）}$計算；
（3）可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的量不變、物質(zhì)的量濃度不變、百分含量不變以及由此引起的一系列物理量不變，據(jù)此分析解答；
（4）該反應(yīng)是正反應(yīng)氣體體積減小的放熱反應(yīng)，壓強增大平衡雖正向移動，但二氧化氮濃度增大，混合氣體顏色變深，壓強減小平衡逆向移動，但二氧化氮濃度減小，混合氣體顏色變淺，據(jù)圖分析，b點開始是壓縮注射器的過程，氣體顏色變深，透光率變小，c點后的拐點是拉伸注射器的過程，氣體顏色變淺，透光率增大，據(jù)此分析．

解答 解：（1）由圖可知10-25min平衡狀態(tài)時，X表示的生成物的濃度變化量為（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，Y表示的反應(yīng)物的濃度變化量為（0.6-0.4）mol/L=0.2mol/L，X表示的生成物的濃度變化量是Y表示的反應(yīng)物的濃度變化量的2倍，所以X表示NO₂濃度隨時間的變化曲線，Y表示N₂O₄濃度隨時間的變化曲線；
由圖可知，10-25min及30min之后X、Y的物質(zhì)的量不發(fā)生變化，則相應(yīng)時間段內(nèi)的點處于化學(xué)平衡狀態(tài)，故b、d處于化學(xué)平衡狀態(tài)，
故答案為：X；bd；
（2）由曲線看出25 min時，NO₂的濃度突然從0.6mol•L^-1增大到1.0mol•L^-1，可知改變的條件為加入了0.8molNO₂；
X表示NO₂濃度隨時間的變化曲線，Y表示N₂O₄濃度隨時間的變化曲線．由圖可知，前10min內(nèi)，NO₂的濃度變化量為（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，所以υ（NO₂）=$\frac{0.4mol/L}{10min}$=0.04mol•L^-1•min^-1；
0～15min，反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g），v（NO₂）=0.6mol•L^-1，v（N₂O₄）=0.4mol•L^-1，則K=$\frac{c（N{\;}_{2}O{\;}_{4}）}{c{\;}^{2}（NO{\;}_{2}）}$=$\frac{0.4}{0.6{\;}^{2}}$=1.1；由于在25 min時溫度不變，只是增加了二氧化氮的濃度，所以化學(xué)平衡常數(shù)不變，則d點的平衡常數(shù)的數(shù)值是1.1；
故答案為：加入了0.8molNO₂；0.04；1.1；
（3）a．混合氣體顏色不再變化，說明二氧化氮的濃度不再發(fā)生變化，能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故a正確；
b．該反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量之和不變，所以恒溫恒壓條件下該容器體積不變，混合氣體質(zhì)量不變，所以密度始終不變，則不能根據(jù)密度判斷平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c．v （NO₂）=2v （N₂O₄），未指明正逆反應(yīng)方向，則不能根據(jù)密度判斷平衡狀態(tài)，故c錯誤；
d．反應(yīng)后混合氣體物質(zhì)的量增大，混合氣體質(zhì)量始終不變，則混合氣體平均相對分子質(zhì)量逐漸減小，混合氣體相對分子質(zhì)量不變，說明各物質(zhì)的物質(zhì)的量保持不變，所以能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故d正確；
故選a d；
（4）A、b點開始是壓縮注射器的過程，氣體顏色變深，透光率變小，故A正確；
B、c點是壓縮注射器后的情況，二氧化氮和四氧化二氮的濃度都增大，故B錯誤；
C、b點開始是壓縮注射器的過程，平衡正向移動，反應(yīng)放熱，導(dǎo)致T（b）＜T（c），則升高溫度平衡逆向移動K變小，所以b、c兩點的平衡常數(shù)K_b＞K_c，故C正確；
D、c點后的拐點是拉伸注射器的過程，d點是平衡向氣體體積增大的逆向移動過程，所以v（逆）＞v（正），故D錯誤；
故選AC．

點評 本題考查改變外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的影響、反應(yīng)速率計算、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、化學(xué)平衡圖象分析等，題目難度不大，側(cè)重于考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解和應(yīng)用能力．