Question

9．已知NO₂和N₂O₄可以相互转化：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0．现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为2L的恒温密闭玻璃容器中，反应物浓度随时间变化关系如图．

（1）图中共有两条曲线X和Y，其中曲线X表示NO₂浓度随时间的变化；a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是b和d．
（2）①前10min内用NO₂表示的化学反应速率v（NO₂）=0.04mol•L^-1•min^-1
②0～15min，反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常数K_b=$\frac{10}{9}$．
③25min～35min时，反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常数K_d=K_b（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）反应25min时，若只改变了某一个条件，使曲线发生如图所示的变化，该条件可能是增大NO₂的浓度（用文字表达），若要达到使NO₂（g）的百分含量与d点相同的化学平衡状态，在25min时还可以采取的措施是BD．
A．加入催化剂 B．缩小容器体积
C．升高温度 D．加入一定量的N₂O₄．

Answer 1

分析 （1）根据反应方程式2NO₂（g）?N₂O₄（g）可知，NO₂的浓度变化是N₂O₄浓度变化量的2倍，据此结合图象中物质浓度的变化量判断；
物质的浓度不发生变化时表示化学反应处于平衡状态，根据图象判断处于平衡状态的点；容器内混合气体的体积不变，质量不变所以密度不变；
（2）①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（NO₂）；
②0～15min，根据图象求出平衡时的浓度，再根据K的表达式求出K；
③由曲线看出25 min时，NO₂的浓度突然增大；温度不变，化学平衡常数不变；
（3）由曲线看出25 min时，NO₂的浓度突然增大；根据压强对平衡的影响分析．

解答 解：（1）由图可知10-25min平衡状态时，X表示的生成物的浓度变化量为（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，Y表示的反应物的浓度变化量为（0.6-0.4）mol/L=0.2mol/L，X表示的生成物的浓度变化量是Y表示的反应物的浓度变化量的2倍，所以X表示NO₂浓度随时间的变化曲线，Y表示N₂O₄浓度随时间的变化曲线；
由图可知，10-25min及30min之后X、Y的物质的量不发生变化，则相应时间段内的点处于化学平衡状态，故b、d处于化学平衡状态，
故答案为：X；b和d；
（2）①X表示NO₂浓度随时间的变化曲线，Y表示N₂O₄浓度随时间的变化曲线．由图可知，前10min内，NO₂的浓度变化量为（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，所以υ（NO₂）=$\frac{0.4mol/L}{10min}$=0.04mol•L^-1•min^-1，
故答案为：0.04；
②0～15min，反应2NO₂（g）?N₂O₄（g），v（NO₂）=0.6mol•L^-1，v（N₂O₄）=0.4mol•L^-1，则K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.4}{0．{6}^{2}}$=$\frac{10}{9}$，
故答案为：$\frac{10}{9}$；
③由曲线看出25 min时，NO₂的浓度突然增大，可知改变的条件为增大NO₂的浓度；温度不变，化学平衡常数不变；
故答案为：=；
（3）因在25 min时，增大了NO₂的浓度，相当于增大了压强，平衡右移，d点时NO₂的百分含量小于b时NO₂百分含量，要使25 min时改变条件达到使NO₂（g）的百分含量与d点相同的化学平衡状态，可加压，加入一定量的N₂O₄，也相当于加压，
故答案为：增大NO₂的浓度；BD．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高考常见题型，涉及化学平衡图象、反应速率计算等知识，题目难度中等，明确化学平衡及其影响因素为解答关键，注意掌握化学平衡常数、化学反应速率的概念及计算方法．