Question

已知NO₂和N₂O₄可以相互轉(zhuǎn)化：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0．現(xiàn)將一定量NO₂和N₂O₄的混合氣體通入體積為2 L的恒溫密閉容器中，反應(yīng)物濃度隨時間變化關(guān)系如圖所示．
（1）圖中共有兩條曲線X和Y，其中表示NO₂濃度隨時間變化的曲線是

X

；a、b、c、d四個點中，表示化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的點是

b、d

．
（2）①前10min內(nèi)用NO₂表示的化學(xué)反應(yīng)速率v（NO₂）=

0.04

mol?L^-1?min^-1．
②反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）在b點的平衡常數(shù)K（b）=

10

9

．
③反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）在d點的平衡常數(shù)K（d）與b點的平衡常數(shù)K（b）的關(guān)系：K（d）

=

K（b）（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）①據(jù)圖分析，在25min時采取的措施是

C

（填序號）．
A．加入催化劑         B．縮小容器體積
C．加入一定量的NO₂   D．加入一定量的N₂O₄
②若在35min時，保持溫度不變，快速縮小容器的體積至1L，氣體的顏色變化過程是

先變深后變淺，但比原平衡顏色深

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)方程式2NO₂（g）N₂O₄（g）可知，NO₂的濃度變化是N₂O₄濃度變化量的2倍，據(jù)此判斷；
物質(zhì)的濃度不發(fā)生變化時表示化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，根據(jù)圖象判斷處于平衡狀態(tài)的點；
（2））①根據(jù)v=

△c

△t

計算v（NO₂）；
②平衡常數(shù)指達(dá)到平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，根據(jù)圖讀出平衡時各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計算；
③25min時，X的濃度增大，Y的濃度不變，只能是增大X的濃度，d點與b點的溫度相同，溫度不變平衡常數(shù)不變；
（3）①25min時，X的濃度增大，Y的濃度不變，只能是增大X的濃度；
②保持溫度不變，快速縮小容器的體積至1L，反應(yīng)混合物的濃度增大，顏色變深，同時壓強(qiáng)增大平衡向正反應(yīng)移動，二氧化氮的濃度又降低，但比原平衡濃度大，故顏色后變淺但比原平衡顏色深．

解答：解：（1）由圖可知10-25min平衡狀態(tài)時，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；
由圖可知，10-25min及35min之后X、Y的物質(zhì)的量不發(fā)生變化，則相應(yīng)時間段內(nèi)的點處于化學(xué)平衡狀態(tài)，故b、d處于化學(xué)平衡狀態(tài)，
故答案為：X；b、d；
（2）①X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．由圖可知，前10min內(nèi)，NO₂的濃度變化量為（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，所以υ（NO₂）=

0.4mol/L

10min

=0.04mol?L^-1?min^-1，故答案為：0.04mol?L^-1?min^-1；
②由圖可知，b點時各物質(zhì)平衡濃度為c（NO₂）=0.6mol/L，c（N₂O₄）=0.4mol/L，所以b點的平衡常數(shù)K（b）=

0.4

0.62

=

10

9

，故答案為：

10

9

；
③25min時瞬間，X的濃度增大，Y的濃度不變，只能是增大X的濃度，d點與b點的溫度相同，平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變平衡常數(shù)不變，故K（d）=K（b），
故答案為：=；
（3））①25min時，X的濃度增大，Y的濃度不變，只能是增大X的濃度，即增大NO₂ 的濃度，故選：C；
②保持溫度不變，快速縮小容器的體積至1L，反應(yīng)混合物的濃度增大，顏色變深，同時壓強(qiáng)增大平衡向正反應(yīng)移動，二氧化氮的濃度又降低，但比原平衡濃度大，故顏色后變淺但比原平衡顏色深，故答案為：先變深后變淺，但比原平衡顏色深．

點評：本題考查平衡常數(shù)、平衡移動、平衡影響因素、化學(xué)平衡圖象等，難度中等，圖象問題解題步驟：（1）看懂圖象：①看面（即弄清縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的意義）；②看線（即弄清線的走向和變化趨勢）；③看點（即弄清起點、拐點、交點、終點的意義）；④看是否要作輔助線（如等溫線、等壓線）；⑤看定量圖象中有關(guān)量的多少．（2）聯(lián)想規(guī)律：聯(lián)想外界條件的改變對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響規(guī)律．