Question

9．已知NO₂和N₂O₄可以相互轉化：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，反應物濃度隨時間變化關系如圖．

（1）圖中共有兩條曲線X和Y，其中曲線X表示NO₂濃度隨時間的變化；a、b、c、d四個點中，表示化學反應處于平衡狀態(tài)的點是b和d．
（2）①前10min內(nèi)用NO₂表示的化學反應速率v（NO₂）=0.04mol•L^-1•min^-1．
②0～15min，反應2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常數(shù)K_b=$\frac{10}{9}$．
③25min～35min時，反應2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常數(shù)K_d=K_b（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）反應25min時，若只改變了某一個條件，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），若要達到使NO₂（g）的百分含量與d點相同的化學平衡狀態(tài)，在25min時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方程式中的化學計量數(shù)之比，濃度變化較快的為NO₂，即曲線X表示NO₂濃度隨時間的變化；當體系中物質的量濃度不再發(fā)生變化時，即達到平衡，所以b、d點為平衡點；
（2）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算前10min內(nèi)用NO₂表示的化學反應速率；
②根據(jù)化學平衡常數(shù)概念得反應2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常數(shù)，再代入表中數(shù)據(jù)可得；
③反應在25 min～35 min時，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；要達到使NO₂（g）的百分含量與d點相同的化學平衡狀態(tài)，相當于增大壓強，或者加入反應體系中的一種物質．

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濃度隨時間的變化；當體系中物質的量濃度不再發(fā)生變化時，即達到平衡，所以b、d點為平衡點；
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表示的化學反應速率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，反應是平衡的，平衡時c（NO₂）=0.6mol/L，c（N₂O₄）=0.4mol/L，則反應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反應在25 min～35 min時，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)方程式的特點可知，要達到使NO₂（g）的百分含量與d點相同的化學平衡狀態(tài)，相當于增大壓強，或者加入反應體系中的一種物質，增加NO₂濃度相當于增大體系壓強，所以也可以采取縮小容器的體積，B項正確，增大N₂O₄ 的濃度也相當于增大壓強，平衡正向移動，D項正確；答案選B、D．
故答案為：增大NO₂的濃度；B、D．

點評 本題考查化學平衡的計算，涉及化學平衡圖象、反應速率計算等知識，題目難度中等，明確化學平衡及其影響因素為解答關鍵，注意掌握化學平衡常數(shù)、化學反應速率的概念及計算方法．