Question

在恒温恒容条件下，将一定量NO₂和N₂O₄的混合气体通入容积为2 L的密闭容器中发生反应：N₂O₄(g)2NO₂(g) △H>0，反应过程中各物质的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化曲线如图所示：

(1)该温度下，若温度升高，K值将___________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

(2)a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的是_____点。

(3)25 min时，加入了___________填加入物质的化学式及加入的物质的量），使平衡发生了移动。

(4)d点对应NO₂的物质的量浓度_____（填“大于”、“小于”或“等于”）0.8 mol/L，理由是_____________________。

Answer

增大 b、d 0.8 mol NO2 小于 假设平衡时NO2的浓度为0.8 mol/L，则此时Qc=1.28>K=0.9，平衡要逆向移动，使NO2的浓度降低，所以平衡时NO2的浓度小于0.8 mol/L。

【解析】

(1)根据反应热，结合温度对化学平衡移动的影响分析；

(2)根据图象及物质的浓度不发生变化时表示化学反应处于平衡状态；

(3)c(NO2)瞬间增大，比平衡状态物质的量增加了(1-0.6)mol/L×2 L=0.8 mol；

(4)假设平衡时二氧化氮的浓度为0.8 mol/L，根据Qc=与K的关系判断。

(1)由N2O4(g)2NO2(g) △H>0可知该反应的正反应为吸热反应，升高温度，化学平衡向吸热的正反应正向移动，所以化学平衡常数K增大；

(2)由图可知，10~25 min及30 min之后各物质的物质的量浓度不发生变化，则相应时间段内的点处于化学平衡状态，即b、d处于化学平衡状态，故合理选项是bd；

(3)利用25min后的物质的浓度变化可知在25 min时加入了NO2，其加入的物质的量=(1.0 mol/L-0.6 mol/L)×2L=0.8 mol；

(4)由图象可知在该温度下，当反应处于平衡状态时，c(NO2)=0.6 mol/L，c(N2O4)=0.4mol/L，所以该稳定性的化学平衡常数K==0.9，假设加入NO2气体，反应达到平衡时二氧化氮的浓度为0.8 mol/L，则此时Qc===1.28>K=0.9，则平衡要向逆反应方向移动，使二氧化氮的浓度降低，所以平衡时二氧化氮的浓度小于0.8 mol/L。