Question

3．已知：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H=+52.70kJ•mol^-1．
（1）在恒溫、恒容的密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng)時(shí)，下列描述中不能說明該反應(yīng)已達(dá)平衡的是c_．
a．2v（N₂O₄）_正=v（NO₂）_逆 b．容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化
c．容器中氣體的密度不隨時(shí)間而變化     d．透明容器中氣體顏色不隨時(shí)間而變化
（2）在恒溫、恒容的已達(dá)平衡的密閉容器中，再向容器內(nèi)充入1mol N₂O₄（g），并達(dá)新平衡，下列說法正確的acd．
a．平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)              b．平衡常數(shù)K減小
c．新平衡N₂O₄的百分含量比原平衡大     d．新平衡透明容器的氣體顏色比原平衡還要深
（3）t℃恒溫下，在固定容積為2L的密閉容器中充入0.54mol N₂O₄，2分鐘時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡，測(cè)得容器中含n（NO₂）=0.6mol，則在前2分鐘的平均反應(yīng)速率v（NO₂）=0.15mol/（L．min）_，t℃時(shí)反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常數(shù)K=0.75．
（4）現(xiàn)有兩個(gè)體積均為2L的恒容絕熱（不與外界進(jìn)行熱交換）密閉容器甲和乙，若在甲容器中加入1mol N₂O₄，在乙容器加入2mol NO₂，分別達(dá)平衡后，甲容器N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常數(shù)＜乙容器N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常數(shù)（填大于、小于或等于），甲容器中N₂O₄轉(zhuǎn)化率與乙容器中NO₂的轉(zhuǎn)化率之和小于1（填大于、小于或等于）．
（5）一定溫度下，若將3mol N₂O₄氣體置入開始體積為V但體積可變的等壓密閉容器中（如圖A），達(dá)平衡后容器體積增大至1.5V．若在另一個(gè)體積也為V但體積不變的密閉容器中（如圖B）加入4mol NO₂，達(dá)平衡后A、B兩容器的NO₂百分含量相等．

（6）取五等份NO₂，分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：2NO₂（g）?N₂O₄（g）．反應(yīng)相同時(shí)間后，分別測(cè)定體系中NO₂的百分含量（NO₂%），并作出其隨反應(yīng)溫度（T）變化的關(guān)系圖．下列示意圖中，可能與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符的是BD．

Answer 1

分析 （1）可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達(dá)平衡；
（2）增大反應(yīng)物濃度，平衡正向移動(dòng)，容器內(nèi)二氧化氮濃度增大；等效為增大壓強(qiáng)，與原平衡相比，平衡逆向移動(dòng)，四氧化二氮的含量增大，平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
（3）t℃恒溫下，在固定容積為2L的密閉容器中充入0.54mol N₂O₄，2分鐘時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡，測(cè)得容器中含n（NO₂）=0.6mol，則：
               N₂O₄（g）?2NO₂（g）
開始濃度（mol/L）：0.27      0
變化濃度（mol/L）：0.15      0.3
平衡濃度（mol/L）：0.12      0.3
根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（NO₂），平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
（4）現(xiàn)有兩個(gè)體積均為2L的恒容絕熱（不與外界進(jìn)行熱交換）密閉容器甲和乙，若在甲容器中加入1mol N₂O₄，在乙容器加入2mol NO₂，若恒溫條件下，二者為完全等效平衡，甲容器中N₂O₄轉(zhuǎn)化率與乙容器中NO₂的轉(zhuǎn)化率之和等于1；
甲容器中溫度降低，與恒溫相比，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)小于恒溫時(shí)，甲容器中N₂O₄轉(zhuǎn)化率較恒溫低，而乙容器中溫度升高，N₂O₄（g）?2NO₂（g）的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)比恒溫時(shí)大，乙中發(fā)生反應(yīng)：2NO₂（g）?N₂O₄（g），升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，NO₂（g）轉(zhuǎn)化率小于恒溫時(shí)；
（5）達(dá)平衡后A、B兩容器的NO₂百分含量相等，溫度相同，平衡常數(shù)相等，則平衡時(shí)相同物質(zhì)的濃度相等；
（6）在恒容狀態(tài)下，在五個(gè)相同的容器中同時(shí)通入等量的NO₂，反應(yīng)相同時(shí)間．那么則有兩種可能，一是已達(dá)到平衡狀態(tài)，二是還沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，仍然在向正反應(yīng)移動(dòng)．若5個(gè)容器在反應(yīng)相同時(shí)間下，均已達(dá)到平衡，因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NO₂的百分含量隨溫度升高而升高；若5個(gè)容器中有未達(dá)到平衡狀態(tài)的，那么溫度越高，反應(yīng)速率越大，會(huì)出現(xiàn)溫度高的NO₂轉(zhuǎn)化得快，導(dǎo)致NO₂的百分含量少的情況，在圖D中轉(zhuǎn)折點(diǎn)為平衡狀態(tài)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)左側(cè)為未平衡狀態(tài)，右側(cè)為平衡狀態(tài)．

解答 解：（1）a．不同物質(zhì)表示的正逆反應(yīng)速率之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故a正確；
b．隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體總物質(zhì)的量變化，混合氣體總質(zhì)量不變，平均相對(duì)分子質(zhì)量變化，當(dāng)容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化時(shí)，反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)，故b正確；
c．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，容器中氣體的密度始終不變，故c錯(cuò)誤；
d．透明容器中氣體顏色不隨時(shí)間而變化，說明二氧化氮的濃度不變，反應(yīng)到達(dá)平衡，故d正確，
故選：c；
（2）a．再向容器內(nèi)充入1mol N₂O₄（g），N₂O₄（g）的濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故a正確；
b．平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)K不變，故b錯(cuò)誤；
c．等效為增大壓強(qiáng)，與原平衡相比，平衡逆向移動(dòng)，四氧化二氮的含量增大，故c正確；
d．衡正向移動(dòng)，容器內(nèi)二氧化氮濃度增大，新平衡透明容器的氣體顏色比原平衡還要深，故d正確，
故選：acd；
（3）t℃恒溫下，在固定容積為2L的密閉容器中充入0.54mol N₂O₄，2分鐘時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡，測(cè)得容器中含n（NO₂）=0.6mol，則：
               N₂O₄（g）?2NO₂（g）
開始濃度（mol/L）：0.27       0
變化濃度（mol/L）：0.15      0.3
平衡濃度（mol/L）：0.12      0.3
v（NO₂）=$\frac{0.3mol/L}{2min}$=0.15mol/（L．min）；
平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0．{3}^{2}}{0.12}$=0.75，
故答案為：0.15mol/（L．min）；0.75；
（4）現(xiàn)有兩個(gè)體積均為2L的恒容絕熱（不與外界進(jìn)行熱交換）密閉容器甲和乙，若在甲容器中加入1mol N₂O₄，在乙容器加入2mol NO₂，若恒溫條件下，二者為完全等效平衡，甲容器中N₂O₄轉(zhuǎn)化率與乙容器中NO₂的轉(zhuǎn)化率之和等于1；
甲容器中溫度降低，與恒溫相比，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)小于恒溫時(shí)，甲容器中N₂O₄轉(zhuǎn)化率較恒溫低，而乙容器中溫度升高，N₂O₄（g）?2NO₂（g）的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)比恒溫時(shí)大，乙中發(fā)生反應(yīng)：2NO₂（g）?N₂O₄（g），升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，NO₂（g）轉(zhuǎn)化率小于恒溫時(shí)，故：
甲容器N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常數(shù)＜乙容器N₂O₄（g）?2NO₂（g）的平衡常數(shù)，甲容器中N₂O₄轉(zhuǎn)化率與乙容器中NO₂的轉(zhuǎn)化率之和小于1，
故答案為：＜；小于；
（5）達(dá)平衡后A、B兩容器的NO₂百分含量相等，溫度相同，平衡常數(shù)相等，則平衡時(shí)相同物質(zhì)的濃度相等．
A中為恒溫恒壓，體積之比等于物質(zhì)的量之比，故平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量為3mol×$\frac{1.5V}{V}$=4.5mol，
           N₂O₄（g）?2NO₂（g） 物質(zhì)的量增大△n=1
起始量（mol）：3         0
變化量（mol）：1.5       3        4.5mol-3mol=1.5mol
平衡量（mol）：1.5       3
故A中平衡時(shí)c（N₂O₄）=$\frac{1.5mol}{1.5V}$，c（NO₂）=$\frac{3mol}{1.5V}$，
故B中平衡時(shí)n（N₂O₄）=$\frac{1.5mol}{1.5V}$×V=1mol，n（NO₂）=$\frac{3mol}{1.5V}$×V=2mol，則B中起始加入為：2mol+2×1mol=4mol，
故答案為：4；
（6）A．因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NO₂的百分含量隨溫度升高而升高，故A錯(cuò)誤；
B．因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NO₂的百分含量隨溫度升高而升高，故B正確；
C．若5個(gè)容器中有未達(dá)到平衡狀態(tài)的，那么溫度越高，反應(yīng)速率越大，會(huì)出現(xiàn)溫度高的NO₂轉(zhuǎn)化得快，導(dǎo)致NO₂的百分含量少的情況，不可能出現(xiàn)NO₂的百分含量不變的情況，故C錯(cuò)誤；
D．在D圖中轉(zhuǎn)折點(diǎn)為平衡狀態(tài)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)左則為未平衡狀態(tài)，右則為平衡狀態(tài)，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故D正確．
故選：BD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、平衡狀態(tài)判斷、平衡圖象等，側(cè)重考查學(xué)生分析解決問題的能力，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．