题目内容

18．（1）在一密闭容器中充入2molNH3，保持温度体积恒定，经过一段时间玻璃管内压强是初始压强的1.5倍，则NH3的转化率为50%，NH3的体积分数为33.3%
（2）已知常温下，NO2可以与N2O4相互转化，将一定量NO2和N2O4混合气体通入体积为2L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X（填“X”或“Y”）表示NO2浓度随时间的变化情况；前10min内v（NO2）=0.04mol/（L•min）．
②反应进行到10min时，共吸收热量22.76kJ，则该反应的热化学方程式为N2O4（g）?2NO2（g）△H=+56.9kJ/mol；该反应的平衡常数K=0.9mol/L．
③反应进行到20min时，再向容器内充入一定量NO2，10min后达到新的平衡，此时测得c（NO2）=0.9mol/L．
ⅰ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“＜”）；
ⅱ请在图2中画出20min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”）．

分析 （1）结合化学平衡三行计算列式，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%，体积分数=$\frac{氨气的物质的量}{混合气体总物质的量}$×100%；
（2）①由2NO2（g）?N2O4（g），可知△c（NO2）=2△c（N2O4），结合图象中物质浓度的变化量判断，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（NO2）；
②反应进行到10min时反应达到平衡状态，计算共吸收热量22.76kJX生成的物质的量，结合热化学方程式定量关系计算对应反应的焓变，写出热化学方程式，平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$；
③i．恒温恒容下，再充入一定量NO2，等效为增大压强，平衡逆向移动；
ii.20min时瞬间c（NO2）增大，c（N2O4）不变，而后平衡向逆反应方向移动，c（NO2）减小，c（N2O4）增大，10min后达到新的平衡，此时测得c（NO2）=0.9mol/L，根据平衡常数计算平衡时c（N2O4），据此作图．

解答 解：（1）在一密闭容器中充入2molNH3，保持温度体积恒定，经过一段时间玻璃管内压强是初始压强的1.5倍，气体压强之比等于气体物质的量之比，设生成氮气物质的量为x，
                        2NH3?N2+3H2
起始量（mol）   2           0      0
变化量（mol）   2x          x       3x
平衡量（mol）2-2x           x       3x
2-2x+x+3x=2×1.5
x=0.5mol
则NH3的转化率=$\frac{2×0.5}{2}$×100%=50%，
NH3的体积分数=$\frac{2-2x}{2+2x}$×100%=33.3%，
故答案为：50%；33.3%；
（2）①由图可知0-10min内，X的浓度变化量为（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，Y的浓度变化量为（0.6-0.4）mol/L=0.2mol/L，由2NO2（g）?N2O4（g），可知△c（NO2）=2△c（N2O4），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，X表示NO2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）=$\frac{0.4mol/L}{10min}$=0.04mol•L-1•min-1，
故答案为：X；  0.04；
②反应进行到10min时，X的浓度变化量为（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，物质的量为0.4mol/L×2L=0.8mol，共吸收热量22.76kJ，生成2molNO2吸热56.9kJ，反应的热化学方程式为：N2O4（g）?2NO2（g）△H=+56.9kJ/mol，达到平衡状态下，c（N2O4）=0.4mol/L，c（NO2）=0.6mol/L，平衡常数K=$\frac{（0.6mol/L）^{2}}{0.4mol/L}$=0.9mol/L
故答案为：N2O4（g）?2NO2（g）△H=+56.9kJ/mol；    0.9mol/L；
③i．恒温恒容下，再充入一定量NO2，等效为增大压强，平衡逆向移动，新平衡后混合气体中NO2的体积分数减小，故ω1＞ω2，故答案为：＞；
ii.20min时瞬间c（NO2）增大，c（N2O4）不变，而后平衡向逆反应方向移动，c（NO2）减小，c（N2O4）增大，10min后达到新的平衡，此时测得c（NO2）=0.9mol/L，由于K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=0.9，则平衡时c（N2O4）=$\frac{0．{9}^{2}}{0.9}$mol/L=0.9mol/L，而X为NO2、Y为N2O4，20min后各物质的浓度随时间变化的曲线为：，
故答案为：．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、化学平衡状态判断、平衡常数等，③中作图为易错点，注意再次平衡时各物质的浓度、条件改变瞬间各物质的浓度，难度中等．

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