Question

在一定温度下，体积为2L的密闭容器中，NO₂和N₂O₄之间发生反应： 2 NO₂(g)(红棕色)⇌N₂O₄(g)(无色)，如图所示：

(1)曲线__(填“X”或“Y”)表示NO₂的物质的量随时间的变化曲线。

(2)下列措施能使该反应的化学反应速率加快的是__(用序号回答)。

①通入NO₂ 　②减小容器体积　③升高温度　④通入Ar使压强增大

(3)若上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行，分别测得甲中v(NO₂)＝0.3mol/(L•s)，乙中v(N₂O₄ )＝6mol/(L•min)，则___中反应更快。

(4)在0到3min内N₂O₄的反应速率为__　。

(5)下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是(填标号)__　。

A．v(NO₂ )＝2v(N₂O₄ )

B．容器内压强不再发生变化

C．X的体积分数不再发生变化

D．容器内气体原子总数不再发生变化

E．相同时间内消耗n mol的N₂O₄的同时生成2 n mol 的NO₂

F．相同时间内消耗n mol的N₂O₄ 的同时消耗2 n mol 的NO₂

Answer

X ①②③ 甲 0.05mol/(L•min) BCF

【解析】

根据图像可知，在3min时，X的初始量为1mol，减少的量为0.6mol，Y的初始量为0.4mol，增加的量为0.3mol，可判断曲线X为NO2(g)，曲线Y为N2O4(g)(无色)，且在3min时达到平衡状态。

(1)分析可知，曲线X为NO2的物质的量随时间的变化曲线；

(2)①容器为恒容，通入NO2，则c(NO2)增大，反应速率增大，①符合题意；

②减小容器体积，c(NO2)增大，反应速率增大，②符合题意；

③升高温度，活化分子的数目增大，有效碰撞的几率增大，反应速率增大，③符合题意；

④通入Ar使压强增大，反应体系中各物质的浓度未变，则反应速率不变，④与题意不符；

综上所述，答案为①②③；

(3)乙中v(N2O4 )＝6mol/(L•min)，转化为v(NO2)＝=0.2mol/(L•s)，小于甲中的v(NO2)＝0.3mol/(L•s)，则甲中反应更快；

(4)在0到3min内N2O4的反应速率==0.05mol/(L•min)；

(5)A．v(NO2)＝2v(N2O4)时，无法判断同一物种的正逆反应速率是否相等，A不能说明已达平衡状态；

B．恒容的密闭容器，反应为气体增大的反应，则反应达到平衡状态时，容器内压强不再发生变化，B能说明已达平衡状态；

C．反应达到平衡状态时，体系中各物质的物质的量不再改变，则X的体积分数不再发生变化，C能说明已达平衡状态；

D．反应体系中，各物质均为气体，且质量守恒，则容器内气体原子总数自始至终未变，D不能说明已达平衡状态；

E．反应进行时，相同时间内消耗n mol的N2O4的同时必然生成2n mol 的NO2，E不能说明已达平衡状态；

F．相同时间内消耗n mol的N2O4，必然生成2n mol 的NO2，同时消耗2n mol 的NO2，同一物种的消耗与生成量相等，F能说明已达平衡状态；

综上所述，答案为BCF。