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濃度隨時間的變化情況；前10min內(nèi)v（NO₂）=

 

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

 

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

 

；該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

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

 

w₂（填“＞”、“？”或“＜”）；
②請在圖2中畫出20min后各物質(zhì)的濃度隨時間變化的曲線（曲線上必須標出“X”和“Y”）．

Answer 1

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

專題：化學平衡專題

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

計算v（NO₂）；
（2）化學反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)時，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，以此進行判斷，得出正確結(jié)論；
（3）根據(jù)圖象進行判斷；根據(jù)平衡常數(shù)的定義進行計算；
（4）①增大壓強，平衡向著氣體體積減小的方向移動；
②根據(jù)平衡時濃度作圖．

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；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)前后氣體的化學計量數(shù)之和不等，故容器總壓強不隨時間改變可作為判斷是否達到化學平衡狀態(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間變化而改變不能作為判斷是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)，故B錯誤；
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間變化而改變可作為判斷是否達到化學平衡狀態(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到化學平衡狀態(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)進行到10min時，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，相當于增大壓強，平衡逆向移動，新平衡后混合氣體中NO₂的體積分數(shù)減小，故W₁＞W(wǎng)₂，故答案為：＞；
②30min時，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，c（NO₂）=1+0.6=1.6mol/L，c（N₂O₄）=0.9mol/L

故答案為：．

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