Question

将一定量NO₂和N₂O₄的混合气体通入体积为2 L的恒温密闭容器中，各物质浓度随时间变化的关系如图1所示。

请回答：
(1)图l中，曲线________(填“X”或“Y”)表示NO₂浓度随时间的变化情况；前10 min内v(NO₂)＝________mol/(L·min)。
(2)下列选项中不能说明该反应已达到平衡状态的是________(填选项字母)。

A．容器内混合气体的压强不随时间变化而改变

B．容器内混合气体的密度不随时间变化而改变

C．容器内混合气体的颜色不随时间变化而改变

D．容器内混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化

(3)反应进行到10 min时，共吸收热量22.76 kJ，则该反应的热化学方程式为_________________________________；该反应的平衡常数K＝________。
(4)反应进行到20 min时，再向容器内充入一定量NO_2,10 min后达到新的平衡，此时测得c(NO₂)＝0.9 mol/L。
①第一次平衡时混合气体中NO₂的体积分数为ω₁，达到新平衡后混合气体中NO₂的体积分数为ω₂，则ω₁________ω₂(填“>”、“＝”或“<”)；
②请在图2中画出20 min后各物质的浓度随时间变化的曲线(曲线上必须标出“X”和“Y”)。

Answer 1

(1)X　0.04　(2)B
(3)N₂O₄(g) 2NO(g)　ΔH＝＋56.9kJ/mol　0.9
(4)①>　②

注：每条曲线包括起点、终点、“X”和“Y”标注等。

(1)相同时间内X与Y的浓度变化量之比为2：1，故X应表示NO₂。根据v＝可知，v(NO₂)＝＝0.04 mol/(L·min)。
(2)对于反应N₂O₄(g)??2NO₂(g)，恒容条件下，压强、颜色、气体的平均相对分子质量()均为变量，密度()是定值，故A、C、D均可说明该反应已达平衡，只有B不能说明。
(3)反应进行到10 min时N₂O₄消耗0.4 mol，吸收22.76 kJ热量，则反应消耗1 mol N₂O₄时，吸收56.9 kJ热量；平衡常数K＝＝0.9。
(4)平衡后再向容器内充入一定量NO₂，相当于增大平衡体系的压强，促使反应N₂O₄(g) 2NO₂(g)的平衡左移；温度不变，平衡常数不变，则0.9＝，即达到新平衡时c(N₂O₄)＝0.9 mol/L。第二次平衡时NO₂的体积分数ω₂＝×100%＝50%；第一次平衡时NO₂的体积分数ω₁＝×100%＝60%。由此得出ω₁>ω₂。