题目内容

3．已知：N2O4（g）?2NO2（g）△H=+52.70kJ•mol-1．
（1）在恒温、恒容的密闭容器中进行上述反应时，下列描述中不能说明该反应已达平衡的是c_．
a．2v（N2O4）正=v（NO2）逆 b．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
c．容器中气体的密度不随时间而变化     d．透明容器中气体颜色不随时间而变化
（2）在恒温、恒容的已达平衡的密闭容器中，再向容器内充入1mol N2O4（g），并达新平衡，下列说法正确的acd．
a．平衡向正反应方向移动              b．平衡常数K减小
c．新平衡N2O4的百分含量比原平衡大     d．新平衡透明容器的气体颜色比原平衡还要深
（3）t℃恒温下，在固定容积为2L的密闭容器中充入0.54mol N2O4，2分钟时达到化学平衡，测得容器中含n（NO2）=0.6mol，则在前2分钟的平均反应速率v（NO2）=0.15mol/（L．min）_，t℃时反应N2O4（g）?2NO2（g）的平衡常数K=0.75．
（4）现有两个体积均为2L的恒容绝热（不与外界进行热交换）密闭容器甲和乙，若在甲容器中加入1mol N2O4，在乙容器加入2mol NO2，分别达平衡后，甲容器N2O4（g）?2NO2（g）的平衡常数＜乙容器N2O4（g）?2NO2（g）的平衡常数（填大于、小于或等于），甲容器中N2O4转化率与乙容器中NO2的转化率之和小于1（填大于、小于或等于）．
（5）一定温度下，若将3mol N2O4气体置入开始体积为V但体积可变的等压密闭容器中（如图A），达平衡后容器体积增大至1.5V．若在另一个体积也为V但体积不变的密闭容器中（如图B）加入4mol NO2，达平衡后A、B两容器的NO2百分含量相等．

（6）取五等份NO2，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应：2NO2（g）?N2O4（g）．反应相同时间后，分别测定体系中NO2的百分含量（NO2%），并作出其随反应温度（T）变化的关系图．下列示意图中，可能与实验结果相符的是BD．

分析 （1）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡；
（2）增大反应物浓度，平衡正向移动，容器内二氧化氮浓度增大；等效为增大压强，与原平衡相比，平衡逆向移动，四氧化二氮的含量增大，平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变；
（3）t℃恒温下，在固定容积为2L的密闭容器中充入0.54mol N2O4，2分钟时达到化学平衡，测得容器中含n（NO2）=0.6mol，则：
               N2O4（g）?2NO2（g）
开始浓度（mol/L）：0.27      0
变化浓度（mol/L）：0.15      0.3
平衡浓度（mol/L）：0.12      0.3
根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（NO2），平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
（4）现有两个体积均为2L的恒容绝热（不与外界进行热交换）密闭容器甲和乙，若在甲容器中加入1mol N2O4，在乙容器加入2mol NO2，若恒温条件下，二者为完全等效平衡，甲容器中N2O4转化率与乙容器中NO2的转化率之和等于1；
甲容器中温度降低，与恒温相比，平衡逆向移动，平衡常数小于恒温时，甲容器中N2O4转化率较恒温低，而乙容器中温度升高，N2O4（g）?2NO2（g）的正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡常数比恒温时大，乙中发生反应：2NO2（g）?N2O4（g），升高温度，平衡逆向移动，NO2（g）转化率小于恒温时；
（5）达平衡后A、B两容器的NO2百分含量相等，温度相同，平衡常数相等，则平衡时相同物质的浓度相等；
（6）在恒容状态下，在五个相同的容器中同时通入等量的NO2，反应相同时间．那么则有两种可能，一是已达到平衡状态，二是还没有达到平衡状态，仍然在向正反应移动．若5个容器在反应相同时间下，均已达到平衡，因为该反应是放热反应，温度越高，平衡向逆反应方向移动，NO2的百分含量随温度升高而升高；若5个容器中有未达到平衡状态的，那么温度越高，反应速率越大，会出现温度高的NO2转化得快，导致NO2的百分含量少的情况，在图D中转折点为平衡状态，转折点左侧为未平衡状态，右侧为平衡状态．

解答 解：（1）a．不同物质表示的正逆反应速率之比等于其化学计量数之比，说明反应到达平衡，故a正确；
b．随反应进行混合气体总物质的量变化，混合气体总质量不变，平均相对分子质量变化，当容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化时，反应到达平衡状态，故b正确；
c．混合气体总质量不变，容器容积不变，容器中气体的密度始终不变，故c错误；
d．透明容器中气体颜色不随时间而变化，说明二氧化氮的浓度不变，反应到达平衡，故d正确，
故选：c；
（2）a．再向容器内充入1mol N2O4（g），N2O4（g）的浓度增大，平衡向正反应方向移动，故a正确；
b．平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数K不变，故b错误；
c．等效为增大压强，与原平衡相比，平衡逆向移动，四氧化二氮的含量增大，故c正确；
d．衡正向移动，容器内二氧化氮浓度增大，新平衡透明容器的气体颜色比原平衡还要深，故d正确，
故选：acd；
（3）t℃恒温下，在固定容积为2L的密闭容器中充入0.54mol N2O4，2分钟时达到化学平衡，测得容器中含n（NO2）=0.6mol，则：
               N2O4（g）?2NO2（g）
开始浓度（mol/L）：0.27       0
变化浓度（mol/L）：0.15      0.3
平衡浓度（mol/L）：0.12      0.3
v（NO2）=$\frac{0.3mol/L}{2min}$=0.15mol/（L．min）；
平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0．{3}^{2}}{0.12}$=0.75，
故答案为：0.15mol/（L．min）；0.75；
（4）现有两个体积均为2L的恒容绝热（不与外界进行热交换）密闭容器甲和乙，若在甲容器中加入1mol N2O4，在乙容器加入2mol NO2，若恒温条件下，二者为完全等效平衡，甲容器中N2O4转化率与乙容器中NO2的转化率之和等于1；
甲容器中温度降低，与恒温相比，平衡逆向移动，平衡常数小于恒温时，甲容器中N2O4转化率较恒温低，而乙容器中温度升高，N2O4（g）?2NO2（g）的正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡常数比恒温时大，乙中发生反应：2NO2（g）?N2O4（g），升高温度，平衡逆向移动，NO2（g）转化率小于恒温时，故：
甲容器N2O4（g）?2NO2（g）的平衡常数＜乙容器N2O4（g）?2NO2（g）的平衡常数，甲容器中N2O4转化率与乙容器中NO2的转化率之和小于1，
故答案为：＜；小于；
（5）达平衡后A、B两容器的NO2百分含量相等，温度相同，平衡常数相等，则平衡时相同物质的浓度相等．
A中为恒温恒压，体积之比等于物质的量之比，故平衡时混合气体总物质的量为3mol×$\frac{1.5V}{V}$=4.5mol，
           N2O4（g）?2NO2（g） 物质的量增大△n=1
起始量（mol）：3         0
变化量（mol）：1.5       3        4.5mol-3mol=1.5mol
平衡量（mol）：1.5       3
故A中平衡时c（N2O4）=$\frac{1.5mol}{1.5V}$，c（NO2）=$\frac{3mol}{1.5V}$，
故B中平衡时n（N2O4）=$\frac{1.5mol}{1.5V}$×V=1mol，n（NO2）=$\frac{3mol}{1.5V}$×V=2mol，则B中起始加入为：2mol+2×1mol=4mol，
故答案为：4；
（6）A．因为该反应是放热反应，温度越高，平衡向逆反应方向移动，NO2的百分含量随温度升高而升高，故A错误；
B．因为该反应是放热反应，温度越高，平衡向逆反应方向移动，NO2的百分含量随温度升高而升高，故B正确；
C．若5个容器中有未达到平衡状态的，那么温度越高，反应速率越大，会出现温度高的NO2转化得快，导致NO2的百分含量少的情况，不可能出现NO2的百分含量不变的情况，故C错误；
D．在D图中转折点为平衡状态，转折点左则为未平衡状态，右则为平衡状态，反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，故D正确．
故选：BD．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、平衡状态判断、平衡图象等，侧重考查学生分析解决问题的能力，需要学生具备扎实的基础，难度中等．

练习册系列答案
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请回答下列问题：
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（3）操作a的名称是过滤．
（4）证明Cu2（OH）2CO3沉淀已经洗涤干净的实验方法是取最后滤出的洗涤液少许于试管中，加入BaCl2（或其它含Ba2+溶液）溶液，若无明显现象（或“无白色沉淀”），说明已洗涤干净．
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8．（1）近年来，我国用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒（杂质），这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯，其反应的化学方程式为：
3C+2K2Cr2O7+8H2SO4-3CO2↑+2K2SO4+2Cr2（SO4）3+8H2O
①完成并配平上述化学方程式．
②在上述方程式上用单线桥标出该反应电子转移的方向与数目．
（2）高温时，用CO还原MgSO4可制备高纯MgO．750℃时，测得气体中含等物质的量SO2和SO3，此时反应的化学方程式是CO+2MgSO4$\frac{\underline{\;750℃\;}}{\;}$ 2MgO+CO2+SO2+SO3．
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①若x的平均值为1.3，a：b：c=13：6：7
②若x为1.4，请写出该磁流体在稀硫酸条件下与足量的KI溶液反应的化学方程式：10K1.4FeO2+6KI+20H2SO4=10FeSO4+3I2+10K2SO4+20H2O．
（4）Fe3O4溶于稀HNO3的离子方程式：3Fe3O4+28H++NO3-=9Fe3++NO↑+14H2O．
15．在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下（已知N2+3H2?2NH3△H=-92.4kJ/mol）下列说法正确的是（　　）
容器甲乙丙
反应物投入量1molN2、3molH22molNH34molNH3
NH3的浓度（mol．L-1）c1c2c3
反应的能量变化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ
体系压强（Pa）p1p2p3
反应物转化率a1a2a3
A．2c1＞c3B．a1+a3＜1C．2p2＜p3D．a=b
12．水电解的化学方程式为2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2↑+O2↑，某同学电解一定量的水，制得8g H2，则该8g H2的物质的量为（　　）
A．2 molB．4 molC．8 molD．89.6 mol
13．在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：
甲：C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）     
乙：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
现有下列状态：
①混合气体的平均摩尔质量不再改变
②恒温时，气体压强不再改变
③断裂氢氧键的速率等于断裂氢氢键速率的2倍
④各气体组分的物质的量浓度相等
⑤混合气体的密度不变
⑥同一段时间内，水蒸气消耗的物质的量等于氢气消耗的物质的量
⑦单位时间内，消耗水蒸气的质量与生成氢气的质量比9：1
其中能表明甲、乙容器中反应都达到化学平衡状态的是（　　）
A．①②⑥B．③⑥C．④⑦D．③④⑦

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