Question

12．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2L的恒溫密閉玻璃容器中，反應(yīng)物濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖．

（1）圖中共有兩條曲線X和Y，其中曲線X表示NO₂濃度隨時(shí)間的變化；a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中，表示化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的點(diǎn)是b和d．
（2）①前10min內(nèi)用NO₂表示的化學(xué)反應(yīng)速率v（NO₂）=0.04mol•L^-1•min^-1．
②0～15min，反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常數(shù)K_b=$\frac{10}{9}$．
③25min～35min時(shí)，反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常數(shù)K_d=K_b（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）反應(yīng)25min時(shí)，若只改變了某一個(gè)條件，使曲線發(fā)生如上圖所示的變化，該條件可能是增大NO₂的濃度（用文字表達(dá)），若要達(dá)到使NO₂（g）的百分含量與d點(diǎn)相同的化學(xué)平衡狀態(tài)，在25min時(shí)還可以采取的措施是BD．
A．加入催化劑        B．縮小容器體積
C．升高溫度         D．加入一定量的N₂O₄．

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(shí)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(diǎn)；容器內(nèi)混合氣體的體積不變，質(zhì)量不變所以密度不變；
（2）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（NO₂）；
②0～15min，根據(jù)圖象求出平衡時(shí)的濃度，再根據(jù)K的表達(dá)式求出K；
③由曲線看出25 min時(shí)，NO₂的濃度突然增大；溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變；
（3）由曲線看出25 min時(shí)，NO₂的濃度突然增大；根據(jù)壓強(qiáng)對平衡的影響分析．

解答 解：（1）由圖可知10-25min平衡狀態(tài)時(shí)，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(shí)間的變化曲線，Y表示N₂O₄濃度隨時(shí)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(shí)間段內(nèi)的點(diǎn)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；b和d；
（2）①X表示NO₂濃度隨時(shí)間的變化曲線，Y表示N₂O₄濃度隨時(shí)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，
故答案為：0.04；
②0～15min，反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g），v（NO₂）=0.6mol•L^-1，v（N₂O₄）=0.4mol•L^-1，則K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.4}{0．{6}^{2}}$=$\frac{10}{9}$，
故答案為：$\frac{10}{9}$；
③由曲線看出25 min時(shí)，NO₂的濃度突然增大，可知改變的條件為增大NO₂的濃度；溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變；
故答案為：=；
（3）因在25 min時(shí)，增大了NO₂的濃度，相當(dāng)于增大了壓強(qiáng)，平衡右移，d點(diǎn)時(shí)NO₂的百分含量小于b時(shí)NO₂百分含量，要使25 min時(shí)改變條件達(dá)到使NO₂（g）的百分含量與d點(diǎn)相同的化學(xué)平衡狀態(tài)，可加壓，加入一定量的N₂O₄，也相當(dāng)于加壓，
故答案為：增大NO₂的濃度；BD．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，涉及化學(xué)平衡圖象、反應(yīng)速率計(jì)算等知識(shí)，題目難度中等，明確化學(xué)平衡及其影響因素為解答關(guān)鍵，注意掌握化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)反應(yīng)速率的概念及計(jì)算方法．