Question

【題目】將一定量的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)的濃度隨時間的變化如圖1所示，請回答下列問題：

(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)的熱化學反應(yīng)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)充入一定量的NO2，10min后達到新平衡，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的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”，且要體現(xiàn)出始狀態(tài)與末狀態(tài)要用具體濃度）________________

Answer 1

【答案】X 0.04mol/(L·min) B N2O4(g)2NO2(g) △H=+56.9kJ/mol 0.9 ＞

【解析】

(1)根據(jù)反應(yīng)方程式N2O4(g)2NO2(g)可知，NO2的濃度變化量是N2O4濃度變化量的2倍，據(jù)此判斷；根據(jù)，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；
(3)反應(yīng)熱與物質(zhì)的量成正比；根據(jù)平衡常數(shù)的定義進行計算；
(4)①恒容，充入一定量NO2，相當于增大壓強；
②先計算平衡時、20min時氣體的濃度，再作圖。

(1)由圖可知，10min時反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，0-10min內(nèi)，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，前10min內(nèi)，故答案為：X，0.04；
(2)反應(yīng)條件為恒溫恒容，反應(yīng)N2O42NO2前后氣體物質(zhì)的量發(fā)生變化，

A. 該反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量發(fā)生變化，因此混合氣體的壓強會隨反應(yīng)的進行發(fā)生變化，當混合氣體的壓強不隨時間變化而改變，可判斷反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)，故A正確；
B. 混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，故混合氣體的密度不隨時間變化而改變，因此混合氣體的密度不變，不能判斷達到化學平衡狀態(tài)，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，說明各物質(zhì)的濃度不發(fā)生變化，可判斷達到化學平衡狀態(tài)，故C正確；
D. 混合氣體的總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量隨反應(yīng)的進行發(fā)生變化，故混合氣體的平均相對分子質(zhì)量會隨反應(yīng)進行發(fā)生變化，因此混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變，可判斷反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)，故D正確，故答案為：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)的量變化量為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)的熱化學方程式為：N2O4(g)2NO2(g) △H=+56.9kJ/mol，該反應(yīng)的平衡常數(shù)，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＞w2，故答案為：＞；
②30min時，c(NO2)=0.9mol/L，溫度不變，平衡常數(shù)不變，，解得c(N2O4)=0.9mol/L，則20min-30min，N2O4的濃度增加了(0.9-0.4)mol/L=0.5mol/L，故NO2的濃度減少了0.5mol/L×2=1mol/L，則20min時，c(NO2)=(1+0.9)mol/L=1.9mol/L，c（N2O4）=0.4mol/L，故答案為：。