Question

1．（1）某溫度時(shí)，在3L密閉容器中，X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如下圖所示．由圖中數(shù)據(jù)分析：
①該反應(yīng)的化學(xué)方程式：Y+2Z?3X
②反應(yīng)開(kāi)始至2min末，X的反應(yīng)速率為$\frac{1}{15}$mol/（L•min）．
③該反應(yīng)是由正逆反應(yīng)同時(shí)開(kāi)始反應(yīng)的．（填“正反應(yīng)”、“逆反應(yīng)”或“正、逆反應(yīng)同時(shí)”）
（2）在100℃時(shí)，將0.100mol N₂O₄氣體充入1L恒容抽空的密閉容器中，隔一定時(shí)間對(duì)該容器內(nèi)物質(zhì)的濃度進(jìn)行分析得到如表數(shù)據(jù)：

時(shí)間（s）	0	20	40	60	80
c（N2O4）/mol•L-1	0.100	c1	0.050	c3	c4
c（NO2）/mol•L-1	0.000	0.060	c2	0.120	0.120

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；從表中分析：c₁＜c₂，
c₃=c₄（填“＞”、“＜”或“=”）．
②在上述條件下，從反應(yīng)開(kāi)始直至達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，N₂O₄的平均反應(yīng)速率為0.001mol•L^-1•s^-1．
③達(dá)平衡后下列條件的改變可使NO₂氣體濃度增大的是B（填字母序號(hào)）．
A．?dāng)U大容器的容積           B．再充入一定量的N₂O₄
C．分離出一定量的NO₂       D．再充入一定量的He
④若在相同條件下，起始時(shí)只充入0.080mol NO₂氣體，則達(dá)到平衡時(shí)NO₂氣體的轉(zhuǎn)化率為25%．

Answer 1

分析 （1）①隨反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)物的物質(zhì)的量減小，生成物的物質(zhì)的量增加，反應(yīng)最后反應(yīng)物的物質(zhì)的量為定值不為0，說(shuō)明是可逆反應(yīng)，根據(jù)物質(zhì)的量變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)方程式；
②根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（X）；
③由圖可知，反應(yīng)開(kāi)始反應(yīng)混合物Y、Z、X物質(zhì)的量分別為1.2mol、2.0mol、0.4mol，所以反應(yīng)從正逆反應(yīng)同時(shí)開(kāi)始；
（2）①平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，根據(jù)方程式計(jì)算c₂、c₁，據(jù)此解答；60s后反應(yīng)達(dá)平衡，反應(yīng)混合物各組分的濃度不變；
②由表可知，60s時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡，根據(jù)方程式計(jì)算△c（N₂O₄），依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率V=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算得到；
③依據(jù)化學(xué)平衡原理分析改變條件提高NO₂轉(zhuǎn)化率的選項(xiàng)；
④依據(jù)平衡濃度計(jì)算平衡常數(shù)，結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%．

解答 解：（1）①由圖可知，X的物質(zhì)的量增加為生成物，Y、Z的物質(zhì)的量減少為反應(yīng)物，反應(yīng)最后反應(yīng)物的物質(zhì)的量為定值不為0，是可逆反應(yīng)，
Y、Z、X的物質(zhì)的量變化量之比為（1.2-1.0）mol：（2.0-1.6）mol：（1.0-0.4）mol=1：2：3，物質(zhì)的量變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以反應(yīng)方程式為Y+2Z?3X，
故答案為：Y+2Z?3X；
②2min內(nèi)，X的反應(yīng)速率為v（X）=$\frac{\frac{0.8mol-0.4mol}{3L}}{2min}$=$\frac{1}{15}$mol/（L•min），
故答案為：$\frac{1}{15}$mol/（L•min）；
③由圖可知，反應(yīng)開(kāi)始反應(yīng)混合物Y、Z、X物質(zhì)的量分別為1.2mol、2.0mol、0.4mol，所以反應(yīng)從正逆反應(yīng)同時(shí)開(kāi)始，
故答案為：正逆反應(yīng)同時(shí)；
（2）①N₂O₄（g）?2NO₂（g），反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
20s時(shí)c（NO₂）=0.060mol/L
              N₂O₄?2 NO₂，
濃度變化 0.030mol   0.060mol/L
c₁=0.10mol/L-0.03mol/L=0.070mol/L；
由表可知，40s時(shí)，c（N₂O₄）=0.050mol/L，
                     N₂O₄?2 NO₂，
濃度變化：（0.1-0.05）mol/L   0.10mol/L
所以c₂=0.10mol/L
所以c₂＞c₁；
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；＜；=；
②由表可知，60s時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡，c（NO₂）=0.120mol/L，
N₂O₄?2 NO₂，
濃度變化：0.06mol/L 0.120mol/L
V（N₂O₄）=$\frac{0.060mol/L}{60s}$=0.001mol/（L•s）；
故答案為：0.001；
③N₂O₄=2 NO₂ 反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，依據(jù)化學(xué)平衡原理分析選項(xiàng)，增大二氧化氮濃度的條件；
A、增大容器體積，各組分濃度均減小，故A錯(cuò)誤；
B、再充入四氧化二氮，平衡正向移動(dòng)，二氧化氮濃度增大，故B正確；
C、減小NO₂的濃度，平衡雖正向進(jìn)行，但二氧化氮的濃度減小，故C錯(cuò)誤；
D、再充入一定量的He，總壓增大，氣體分壓不變，平衡不變，二氧化氮濃度不變，故D錯(cuò)誤；
故答案為：B；
④依據(jù)平衡濃度計(jì)算平衡常數(shù)，結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算；
                 N₂O₄?2 NO₂，
起始量（mol/L） 0.10      0
變化量（mol/L） 0.06     0.12
平衡量（mol/L） 0.04     0.12
K=$\frac{0.1{2}^{2}}{0.04}$=0.36
若起始時(shí)充入N0₂氣體0.080mol，設(shè)消耗二氧化氮物質(zhì)的量濃度為x，2 NO₂=N₂O₄ ，K=$\frac{1}{0.36}$
                    2 NO₂=N₂O₄
起始量（mol/L） 0.0800        0
變化量（mol/L）  x           0.5x
平衡量（mol/L） 0.080-x     0.5x
K=$\frac{0.5x}{（0.080-x）^{2}}$=$\frac{1}{0.36}$
x=0.020mol/L
則達(dá)到平衡時(shí)N0₂氣體的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.020}{0.080}$×100%=25%，
故答案為：25%．

點(diǎn)評(píng) 本題以圖象為載體考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的建立、讀圖提取信息能力，題目難度中等，結(jié)合圖的信息運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題．