Question

將一定量NO₂和N₂O₄的混合氣體通入體積為2L的恒溫密閉容器中，各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖1所示．

請回答：
（1）圖1中，曲線

 

（填“X”或“Y”）表示NO₂濃度隨時(shí)間的變化情況；前10min內(nèi)v（NO₂）=

 

mol/（L?min）．
（2）下列選項(xiàng)中不能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

（填選項(xiàng)字母）．
A．容器內(nèi)混合氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化而改變
B．容器內(nèi)混合氣體的密度不隨時(shí)間變化而改變
C．容器內(nèi)混合氣體的顏色不隨時(shí)間變化而改變
D．容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時(shí)間變化而改變
（3）反應(yīng)進(jìn)行到10min時(shí)，共吸收熱量22.76kJ，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

 

；該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
（4）反應(yīng)進(jìn)行到20min時(shí)，再向容器內(nèi)充入一定量NO₂，10min后達(dá)到新的平衡，此時(shí)測得c（NO₂）=0.9mol/L．
①第一次平衡時(shí)混合氣體中NO₂的體積分?jǐn)?shù)為w₁，達(dá)到新平衡后混合氣體中NO₂的體積分?jǐn)?shù)為w₂，則w₁

 

w₂（填“＞”、“？”或“＜”）；
②請?jiān)趫D2中畫出20min后各物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化的曲線（曲線上必須標(biāo)出“X”和“Y”）．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)平衡專題

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)此判斷；根據(jù)v=

△ c

△ t

計(jì)算v（NO₂）；
（2）化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，且不等于0，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進(jìn)行判斷，得出正確結(jié)論；
（3）根據(jù)圖象進(jìn)行判斷；根據(jù)平衡常數(shù)的定義進(jìn)行計(jì)算；
（4）①增大壓強(qiáng)，平衡向著氣體體積減小的方向移動(dòng)；
②根據(jù)平衡時(shí)濃度作圖．

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；v（NO₂）=

0.4mol/L

0.2mol/L

=0.04mol?L^-1?min^-1，故答案為：X，0.04；
（2）A．反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不等，故容器總壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故A正確；
B．密度=

總質(zhì)量

體積

，總質(zhì)量不變，體積也不變，故混合氣體的密度不隨時(shí)間變化而改變不能作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故B錯(cuò)誤；
C．NO₂為紅棕色氣體，N₂O₄為無色氣體，故混合氣體的顏色不隨時(shí)間變化而改變可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故C正確；
D．平均分子量=

總質(zhì)量

總物質(zhì)的量

，總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量在變，故反應(yīng)混合氣平均分子量不再改變可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故D正確，
故選B．
（3）由（1）可知，反應(yīng)物為N₂O₄，生成物為NO₂，反應(yīng)進(jìn)行到10min時(shí)，N₂O₄的物質(zhì)的量變化為0.2mol/L×2L=0.4mol，共吸收熱量22.76kJ，故反應(yīng)1molN₂O₄共吸收熱量22.76kJ×2.5=56.9kJ，故該反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：N₂O₄（g）?2NO₂（g），△H=+56.9kJ/mol；k=

c2(NO2)

c(N2O4)

=

0.6×0.6

0.4

=0.9，
故答案為：N₂O₄（g）?2NO₂（g），△H=+56.9kJ/mol，0.9；
（4）①恒容，充入一定量NO₂，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，新平衡后混合氣體中NO₂的體積分?jǐn)?shù)減小，故W₁＞W(wǎng)₂，故答案為：＞；
②30min時(shí)，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的濃度增加了0.9-0.4=0.5mol/L，故NO₂的濃度減少了1mol/L，則20min時(shí)，c（NO₂）=1+0.6=1.6mol/L，c（N₂O₄）=0.9mol/L

故答案為：．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡圖象，注重對圖象的分析，明確圖象中縱橫坐標(biāo)及點(diǎn)、線、面的意義是解答本題的關(guān)鍵，難度中等．