Question

18．已知2NO₂（g）═N₂O₄（g）△H（298K）=-52.7kJ•mol-1，某课外活动小组为了探究温度和压强对化学平衡的影响，做了如下两组实验：
Ⅰ．该小组的同学取了两个烧瓶A和B，分别加入相同浓度的NO₂与N₂O₄的混合气体，中间用夹子夹紧，并将A和B浸入到已盛有水的两个烧杯中（如图所示），然后分别向两个烧杯中加入浓硫酸和NH₄NO₃固体．
请回答：
（1）由此可知，降低温度，该化学平衡向正（填“正”或“逆”）反应方向移动；
（2）该化学反应的浓度平衡常数表达式为$\frac{[{N}_{2}{O}_{4}]}{[NO]^{2}[{O}_{2}]}$，升高温度，该反应中NO₂的转化率将减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
Ⅱ．在三支容积均为30cm³针筒中分别抽入10cm³NO₂气体，将针筒前端封闭．
（1）将第二支针筒活塞迅速推至5cm³处，此时气体的颜色变深，一段时间后气体颜色又变浅了，但仍比第一支针筒气体的颜色深．
①推进针筒后颜色变深的原因是气体的体积减小，NO₂浓度增大，气体的颜色加深，增大压强，减小气体的体积，平衡向正反应方向移动；
②由此实验得出的结论是增大压强，化学平衡向着气体的系数和减小的方向进行．
（2）将第三支针筒活塞拉至20cm³处，该同学观察到的现象是先变浅后变深；在此过程中，该反应的化学平衡常数将不变 （填“增大”、“减小”或“不变”，下同），NO₂的转化率将减小．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）根据气体颜色的变化确定移动方向；
（2）平衡常数等于各个生成物平衡浓度系数次幂之积和各个反应物平衡浓度系数次幂之积的比值；根据平衡移动方向判断二氧化氮的转化率的变化；
Ⅱ、（1）减小体积，二氧化氮的浓度增大，则气体颜色加深，同时增大气体压强，根据勒夏特列原理分析解答；
（2）体积变大，二氧化氮的浓度降低，颜色变浅；体积变大，压强减小，平衡向着气体体积增大的方向移动，颜色变深；平衡常数只受温度的影响，和浓度无关，根据平衡确定转化率的变化．

解答 解：Ⅰ、（1）温度降低，平衡向着放热方向进行，即向着正反应方向进行，故答案为：正；
（2）该化学反应的浓度平衡常数表达式为K=$\frac{[{N}_{2}{O}_{4}]}{[NO]^{2}[{O}_{2}]}$，升高温度，平衡逆向进行，该反应中NO₂的转化率将减小，故答案为：K=$\frac{[{N}_{2}{O}_{4}]}{[NO]^{2}[{O}_{2}]}$；减小；
Ⅱ、（1）①将第二支针筒活塞迅速推至5cm³处，此时体积减小，二氧化氮浓度增加，所以气体的颜色变深，但是压缩体积，增大压强，平衡正向移动，导致二氧化氮浓度有减小的趋势，所以一段时间后气体颜色又变浅了，但平衡移动引起的浓度变化不如体积减小引起的浓度变化大，所以最终颜色仍比第一支针筒气体的颜色深，故答案为：气体的体积减小，NO₂浓度增大，气体的颜色加深，增大压强，减小气体的体积，平衡向正反应方向移动；
②据此得到的结论是：增大压强，化学平衡向着气体的系数和减小的方向进行，故答案为：增大压强，化学平衡向着气体的系数和减小的方向进行；
（2将第二支针筒活塞迅速推至20³处，此时体积增加，二氧化氮浓度减小，所以气体的颜色变浅，但是体积增加，减小压强，平衡逆向移动，导致二氧化氮浓度有增加的趋势，所以一段时间后气体颜色又变深了，但平衡移动引起的浓度变化不如体积增加引起的浓度变化大，所以最终颜色仍比第一支针筒气体的颜色浅；减小压强，反应逆向移动，所以二氧化氮的转化率降低，故答案为：先变浅后变深；不变；减小．

点评 本题考查了温度、压强对化学平衡的影响，难度不大，根据勒夏特里原理来分析解答即可．