Question

某校化学实验小组同学进行有关NO₂气体的系列实验。

（1）如上图所示，烧瓶中放有少量铜片，打开分液漏斗的旋塞，加入过量浓硝酸，烧瓶中产生气体的颜色是       ，试管中收集的气体颜色是     ，用化学方程式表示其原因                          ；
（2）将烧瓶浸入冰水中，烧瓶内气体颜色     （填“变深”、“不变”或“变浅”），使用化学用语和必要的文字说明颜色变化的原因                                 ；
（3）在80℃时，将0.40 mol N₂O₄气体充入2 L已经抽空的固定容积的密闭容器中发生反应，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：

时间（s）	0	20	40	60	80	100
n(N2O4)/mol	0.40	a	0.20	c	d	e
n(NO2)/mol	0.00	0.24	b	0.52	0.60	0.60

①计算a =       ，此温度时该反应的平衡常数K=        ；
②平衡后，向该容器中再充入0.2molN₂O₄气体，则N₂O₄的转化率        （填增大、减小或不变）
③改变条件使反应重新达到平衡，能使c(NO₂)/c(N₂O₄)值变小的措施有（填序号）     。
A．增大N₂O₄的起始浓度           B．升高温度
C．使用高效催化剂                D．向混合气体中通入稀有气体

Answer 1

（11分）
（1）红棕色（ 1分）无色（ 1分）
Cu + 4HNO₃ (浓)===Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑+ 2H₂O （ 1分）
3NO₂ + H₂O===2HNO₃ + NO （ 1分）
（2）变浅（1分），  2NO₂N₂O₄ ΔH<0 ，温度降低，平衡向正反应方向移动，c(NO₂)浓度降低（2分）
（3）①  a="0.28" （1分），    1.8 （1分），     ②减小（1分） ③ A （1分）

（1）烧瓶内发生的反应为：Cu + 4HNO₃ (浓)===Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑+ 2H₂O，得到红棕色的气体NO₂；
用排水法收集时发生反应：3NO₂ + H₂O===2HNO₃ + NO，故在试管中收集到的气体为无色的NO
（2）由于存在可逆反应：2NO₂N₂O₄ ΔH<0，故将烧瓶浸入冰水中，相当于降温，平衡正向移动，c(NO₂)浓度降低，混合气体的颜色变浅；
（3）反应：N₂O₄2NO₂
初n：      0.4       0
20s：       0.28      0.24
80s：       0.1       0.6
①可见a=0.28，在80s时反应达到平衡，K=
②平衡后，向该容器中再充入N₂O₄气体，相当于加压，平衡N₂O₄2NO₂左移，则N₂O₄的转化率减小
③A．增大N₂O₄的起始浓度，相当于加压，平衡左移，c(NO₂)/c(N₂O₄)值变小，符合题意
B．升高温度，平衡正向移动，排除
C．使用高效催化剂，不会影响平衡移动，排除
D．向混合气体中通入稀有气体，各物质浓度不变，平衡不移动，排除
选A