Question

1．如圖裝置中，A是由導(dǎo)熱材料制成的密閉容器，B是耐化學(xué)腐蝕且易于傳熱的透明氣球，關(guān)閉K₂，將等量的1molNO₂通過K₁、K₃分別充A、B中，反應(yīng)起始時(shí)，A、B的體積相同均為a L．已知：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0
（1）B中可通過氣體顏色不變判斷可逆反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）已經(jīng)達(dá)到平衡．
（2）若平衡后向A中再充入0.5molN₂O₄，則重新到達(dá)平衡后，平衡混合氣中NO₂的體積分?jǐn)?shù)減小（填“變小”、“變大”或“不變”）．
（3）若A中到達(dá)平衡所需時(shí)間為ts，達(dá)到平衡后容器內(nèi)壓強(qiáng)為起始?jí)簭?qiáng)的0.8倍，則平均化學(xué)反應(yīng)速率v（NO₂）=$\frac{0.4}{at}$mol/（L．min）．
（4）若打開K₂，平衡后B容器的體積縮至0.4aL，則打開K₂之前，氣球B體積為0.7aL．

Answer 1

分析 （1）平衡時(shí)二氧化氮濃度不變，顏色不變化；
（2）若平衡后向A中再充入0.5molN₂O₄，等效為在原平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)；
（3）壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，計(jì)算平衡時(shí)混合氣體物質(zhì)的量，根據(jù)方程式計(jì)算反應(yīng)的NO₂的物質(zhì)的量，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（NO₂）；
（4）打開開關(guān)K，保持溫度不變，再達(dá)平衡時(shí)，等效為開始加入2molNO₂到達(dá)的平衡，恒溫恒壓下與B中平衡為等效平衡，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變，平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量為B中2倍，恒溫恒壓下壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，則開始加入2molNO₂到達(dá)的平衡時(shí)總體積為原平衡中氣球B體積的2倍．

解答 解：（1）平衡時(shí)二氧化氮濃度不變，顏色不變化，B中可以根據(jù)氣體顏色不變說明到達(dá)平衡，故答案為：氣體顏色不變；
（2）若平衡后向A中再充入0.5molN₂O₄，等效為在原平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，重新到達(dá)平衡后，平衡混合氣中NO₂的體積分?jǐn)?shù)減小，
故答案為：減��；
（3）壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，平衡時(shí)混合氣體物質(zhì)的量為1mol×0.8=0.8mol，則：
           2NO₂（g）?N₂O₄（g）
起始量（mol）：1        0
轉(zhuǎn)化量（mol）：x        0.5x
平衡量（mol）：1-x      0.5x
所以1-x+0.5x=0.8，解得x=0.4，
則v（NO₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{aL}}{ts}$=$\frac{0.4}{at}$mol/（L．min），
故答案為：$\frac{0.4}{at}$mol/（L．min）；
（4）打開開關(guān)K，保持溫度不變，再達(dá)平衡時(shí)，等效為開始加入2molNO₂到達(dá)的平衡，恒溫恒壓下與B中平衡為等效平衡，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變，平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量為B中2倍，恒溫恒壓下壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，則開始加入2molNO₂到達(dá)的平衡時(shí)總體積為原平衡中氣球B體積的2倍，所以打開K₂之前，氣球B體積為（aL+0.4aL）÷2=0.7aL，
故答案為：0.7a．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算，涉及等效平衡問題，較好的考查學(xué)生分析解決問題能力，關(guān)鍵是等效平衡途徑的建立，難度中等．