Question

20．在溫度T₁和T₂時，分別將1.00 mol CH₄和2.40 mol NO₂充入體積為1L的密閉容器發(fā)生如下反應：CH₄（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），測得n（CH₄）隨時間變化數(shù)據(jù)如下表：下列說法不正確的是（　�。�

	時間/min	0	10	20	40	50
T1	n（CH4）/mol	1.00	0.70	0.50	0.20	0.20
T2	n（CH4）/mol	1.00	0.60	0.36	…	0.30

• A． T₂時NO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為70.0%
• B． 該反應的△H＜0、T₁＜T₂
• C． 保持其他條件不變，T₁時向平衡體系中再充入1.00molCH₄和2.40molNO₂，與原平衡相比，達新平衡時N₂的濃度增大、體積分數(shù)減小
• D． 保持其他條件不變，T₁時向平衡體系中再充入0.60molCH₄和1.60molH₂O（g），平衡向正反應方向移動

Answer 1

分析 由表中數(shù)據(jù)可知，T₁溫度在40min到達平衡，開始對應各組分濃度相等，前20min內(nèi)溫度T₂的反應速率大于溫度T₁的，則溫度T₂＞T₁，T₂溫度先到達平衡，到達平衡時間小于40min，50min處于平衡狀態(tài)，此時甲烷的物質(zhì)的量為0.30mol，大于T₁溫度平衡時的0.2mol，說明平衡逆向移動，則正反應為放熱反應，
A．計算平衡時參加反應的甲烷物質(zhì)的量，進而計算轉(zhuǎn)化率；
B．根據(jù)分析可知，正反應為放熱反應；
C．再充入1.00molCH₄和2.40molNO₂，平衡正向移動，氮氣濃度增大，等效為在原平衡基礎增大壓強，與原平衡相比平衡逆向移動；
D．根據(jù)K=$\frac{c（{N}_{2}）•c（C{O}_{2}）•{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（C{H}_{4}）•{c}^{2}（N{O}_{2}）}$判斷濃度商與平衡常數(shù)相對大小，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應向正反應進行，若Qc＞K，反應向逆反應進行．

解答 解：由表中數(shù)據(jù)可知，T₁溫度在40min到達平衡，開始對應各組分濃度相等，前20min內(nèi)溫度T₂的反應速率大于溫度T₁的，則溫度T₂＞T₁，T₂溫度先到達平衡，到達平衡時間小于40min，50min處于平衡狀態(tài)，此時甲烷的物質(zhì)的量為0.30mol，大于T₁溫度平衡時的0.2mol，說明平衡逆向移動，則正反應為放熱反應，
A．T₂平衡時參加反應的甲烷物質(zhì)的量：1mol-0.30mol=0.70mol，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率為：$\frac{0.70mol}{1.0mol}$×100%=70%，故A正確；
B．根據(jù)分析可知，溫度T₁＜T₂，該反應的正反應為放熱反應，則其△H＜0，故B正確；
C．再充入1.00molCH₄和2.40molNO₂，平衡正向移動，氮氣濃度增大，等效為在原平衡基礎增大壓強，與原平衡相比平衡逆向移動，達新平衡時N₂的體積分數(shù)減小，故C正確；
D．保持其他條件不變，T₁時向平衡體系中再充入0.60molCH₄和1.60molH₂O（g），此時甲烷濃度為0.8mol/L，原平衡時生成的水為（1.0-0.2）mol×2=1.6mol，此時水的濃度為3.2mol/L，其它物質(zhì)濃度不變，根據(jù)K=$\frac{c（{N}_{2}）•c（C{O}_{2}）•{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（C{H}_{4}）•{c}^{2}（N{O}_{2}）}$可知此時的濃度商Q_c＞K，則反應向逆反應進行，故D錯誤；
故選D．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、化學反應速率影響因素，關鍵是根據(jù)甲烷物質(zhì)的量變化判斷溫度大小，側(cè)重考查學生對數(shù)據(jù)的分析處理能力，注意根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)關系判斷反應進行方向．