Question

已知NO₂和N₂O₄可以相互转化：2NO₂（g）?N₂O₄（g）（正反应为放热反应）．现将一定量NO₂ 和N₂O₄ 的混合气体通入一体积为1L的恒温密闭容器中，反应物的浓度随时间变化的关系曲线如图所示．请回答下列问题：
（1）图中共有两条曲线X和Y，其中曲线    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    ．
（2）前10min内用NO₂ 表示的化学反应速率v（NO₂ ）=    mol/^-1；反应进行至25min时，曲线发生变化的原因是    ．
（3）若要达到与最后的平衡状态相同的化学平衡状态，在25min时还可以采取的措施是    （填序号）
①加入催化剂  ②缩小容器体积  ③升高温度    ④加入一定量的N₂O₄．

Answer 1

【答案】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；
（2）根据v=计算v（NO₂）；
25min时，瞬间X的浓度增大，Y的浓度不变，只能是增大X的浓度，根据浓度变化计算加入X的物质的量；
（3）增大NO₂的浓度对平衡的移动可以理解为对体系加压，使平衡正向移动，而升高温度使平衡逆向移动，加入催化剂平衡不移动，据此解答．
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；bd；
（2）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，前10min内，NO₂的浓度变化量为（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，所以υ（NO₂）==0.04mol?L^-1?min^-1，
25min时，瞬间NO₂的浓度增大，N₂O₄的浓度不变，只能是增大NO₂的物质的，增大NO₂的浓度，NO₂的浓度由0.6mol/L增大为1mol/L，故加入NO₂的物质的量为（1mol/L-0.6mol/L）×1L=0.4mol，
故答案为：0.04；加入0.4molNO₂；
（3）增大NO₂的浓度对平衡的移动可以理解为对体系加压，使平衡正向移动，故可以通过缩小容器体积、加入一定量的N₂O₄等实行到达相同的平衡状态，而升高温度使平衡逆向移动，加入催化剂平衡不移动，故选B、D．
点评：本题考查改变外界条件对化学反应速率及化学平衡的影响、化学平衡图象、反应速率计算等，难度中等，图象问题解题步骤：
（1）看懂图象：①看面（即弄清纵坐标与横坐标的意义）；②看线（即弄清线的走向和变化趋势）；③看点（即弄清起点、拐点、交点、终点的意义）；④看是否要作辅助线（如等温线、等压线）；⑤看定量图象中有关量的多少．
（2）联想规律：联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律．