Question

9．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B、D．
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)濃度的變化程度來判斷，濃度的變化量之比等于化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，濃度變化較快的為NO₂，即曲線X表示NO₂濃度隨時(shí)間的變化；當(dāng)體系中物質(zhì)的量濃度不再發(fā)生變化時(shí)，即達(dá)到平衡，所以b、d點(diǎn)為平衡點(diǎn)；
（2）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算前10min內(nèi)用NO₂表示的化學(xué)反應(yīng)速率；
②根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)概念得反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常數(shù)，再代入表中數(shù)據(jù)可得；
③反應(yīng)在25 min～35 min時(shí)，N₂O₄ 濃度逐漸增大，NO₂ 的濃度迅速增大后又逐漸減小，所以一定是增大NO₂ 的濃度，沒有改變溫度，溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)K不變；
（3）根據(jù)圖象25min，N₂O₄ 濃度逐漸增大，NO₂ 的濃度迅速增大后又逐漸減小，所以一定是增大NO₂ 的濃度；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)，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，或者加入反應(yīng)體系中的一種物質(zhì)．

解答 解：（1）由圖象可知，0～10min內(nèi)，X曲線濃度變化△（X）為0.6mol/L-0.2mol/L=0.4mol/L，Y曲線濃度變化△（Y）為0.6mol/L-0.4mol/L=0.2mol/L，根據(jù)反應(yīng)可知NO₂和N₂O₄的濃度變化量之比為2：1，則曲線X表示NO₂濃度隨時(shí)間的變化；當(dāng)體系中物質(zhì)的量濃度不再發(fā)生變化時(shí)，即達(dá)到平衡，所以b、d點(diǎn)為平衡點(diǎn)；
故答案為：X；b和d；
（2）①由圖象可知，0～10min內(nèi)，X曲線濃度變化△（X）為0.6mol/L-0.2mol/L=0.4mol/L，則前10min內(nèi)用NO₂表示的化學(xué)反應(yīng)速率v（NO₂）=$\frac{0.4mol/L}{10min}$=0.04mol/（L•min）；
故答案為：0.04；    
②由圖象可知，0～15min，反應(yīng)是平衡的，平衡時(shí)c（NO₂）=0.6mol/L，c（N₂O₄）=0.4mol/L，則反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常數(shù)K=$\frac{0.4}{0．{6}^{2}}$=$\frac{10}{9}$；
故答案為：$\frac{10}{9}$；
③反應(yīng)在25 min～35 min時(shí)，N₂O₄ 濃度逐漸增大，NO₂ 的濃度迅速增大后又逐漸減小，所以一定是增大NO₂ 的濃度，沒有改變溫度，所以反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常數(shù)K_d=K_b；
故答案為：=；
（3）根據(jù)圖象可知25min時(shí)X濃度突然增大，Y濃度不變，說明增大了NO₂的濃度；根據(jù)方程式的特點(diǎn)可知，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)，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，或者加入反應(yīng)體系中的一種物質(zhì)，增加NO₂濃度相當(dāng)于增大體系壓強(qiáng)，所以也可以采取縮小容器的體積，B項(xiàng)正確，增大N₂O₄ 的濃度也相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，D項(xiàng)正確；答案選B、D．
故答案為：增大NO₂的濃度；B、D．

點(diǎn)評(píng) 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．