Question

9．在溫度T₁和T₂時(shí)，分別將0.50 mol CH₄和1.20 mol NO₂充入體積為1L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：CH₄（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），測得n（CH₄）隨時(shí)間變化數(shù)據(jù)如下表：

	時(shí)間/min	0	10	20	40	50
T1	n（CH4）/mol	0.50	0.35	0.25	0.10	0.10
T2	n（CH4）/mol	0.50	0.30	0.18	…	0.15

下列說法正確的是（　�。�

• A． T₂時(shí)，NO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為70.0%
• B． 該反應(yīng)的△H＞0、T₁＜T₂
• C． 保持其他條件不變，T₁時(shí)向平衡體系中再充入0.30molCH₄和0.80molH₂O（g），平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
• D． 保持其他條件不變，T₁時(shí)向平衡體系中再充入0.50molCH₄和1.20molNO₂，與原平衡相比，達(dá)新平衡時(shí)N₂的濃度增大、體積分?jǐn)?shù)減小

Answer 1

分析 由表中數(shù)據(jù)可知，T₁溫度在40min到達(dá)平衡，開始對應(yīng)各組分濃度相等，前20min內(nèi)溫度T₂的反應(yīng)速率大于溫度T₁的，則溫度T₂＞T₁，T₂溫度先到達(dá)平衡，到達(dá)平衡時(shí)間小于40min，50min處于平衡狀態(tài)，此時(shí)甲烷的物質(zhì)的量為0.15mol，大于T₁溫度平衡時(shí)的0.1mol，說明平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)．
A．計(jì)算平衡時(shí)參加反應(yīng)的二氧化氮物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算轉(zhuǎn)化率；
B．根據(jù)分析可知，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
C．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(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行；
D．再充入0.50molCH₄和1.20molNO₂，平衡正向移動(dòng)，氮?dú)鉂舛仍龃螅�等效為在原平衡基礎(chǔ)增大壓強(qiáng)，與原平衡相比平衡逆向移動(dòng)．

解答 解：由表中數(shù)據(jù)可知，T₁溫度在40min到達(dá)平衡，開始對應(yīng)各組分濃度相等，前20min內(nèi)溫度T₂的反應(yīng)速率大于溫度T₁的，則溫度T₂＞T₁，T₂溫度先到達(dá)平衡，到達(dá)平衡時(shí)間小于40min，50min處于平衡狀態(tài)，此時(shí)甲烷的物質(zhì)的量為0.15mol，大于T₁溫度平衡時(shí)的0.1mol，說明平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)．
A．T₂平衡時(shí)參加反應(yīng)的甲烷物質(zhì)的量0.5mol-0.15mol=0.35mol，二氧化氮的平衡轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.7}{1.2}$×100%=58%，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)分析可知，溫度T₁＜T₂，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，該反應(yīng)的△H＜0，故B錯(cuò)誤；
C．保持其他條件不變，T₁時(shí)向平衡體系中再充入0.30molCH₄和0.80molH₂O（g），此時(shí)甲烷濃度為0.4mol/L，原平衡時(shí)生成的水為（0.5-0.1）mol×2=0.8mol，此時(shí)水的濃度為1.6mol/L，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(shí)Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，故C錯(cuò)誤；
D．再充入0.50molCH₄和1.20molNO₂，平衡正向移動(dòng)，氮?dú)鉂舛仍龃�，等效為在原平衡基礎(chǔ)增大壓強(qiáng)，與原平衡相比平衡逆向移動(dòng)，達(dá)新平衡時(shí)N₂的體積分?jǐn)?shù)減小，故D正確．
故選：D．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、化學(xué)反應(yīng)速率影響因素，關(guān)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(xué)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(guān)系判斷反應(yīng)進(jìn)行方向．