题目内容

12．将一定量NO2和N2O4的混合气体通入体积为1L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）下列选项中不能说明该反应已达到平衡状态的是B（填选项字母）．
A．容器内混合气体的压强不随时间变化而改变
B．容器内混合气体的密度不随时间变化而改变
C．容器内混合气体的颜色不随时间变化而改变
D．容器内混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而改变
（2）反应进行到10min时，共吸收热量11.38kJ，则该反应的热化学方程式为N2O4（g）?2NO2（g）△H=+56.9kJ/mol；
（3）计算该反应的平衡常数K=0.9．
（4）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．第一次平衡时混合气体中NO2的体积分数为w1，达到新平衡后混合气体中NO2的体积分数为w2，则w1＞w2（填“＞”、“=”或“＜”）．

分析 由图1可知，X、Y的浓度变化量之比为2：1，则X为NO2、Y为N2O4，发生反应：N2O4（g）?2NO2（g）．
（1）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等且保持不变，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再变化说明到达平衡；
（2）反应进行到10min时，参加反应的四氧化二氮为1L×（0.6-0.4）mol/L=0.2mol，共吸收热量11.38kJ，故反应1molN2O4共吸收热量11.38kJ×5=56.9kJ，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式；
（3）平衡时c（NO2）=0.6mol/L、c（N2O4）=0.4mol/L，代入K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$计算；
（4）反应进行到20min时，再向容器内充入一定量NO2，等效为在原平衡基础上增大压强，平衡向生成N2O4（g）的方向移动，平衡时NO2的体积分数减小．

解答 解：由图1可知，X、Y的浓度变化量之比为2：1，则X为NO2、Y为N2O4，发生反应：N2O4（g）?2NO2（g）．
（1）A．随反应进行混合气体总物质的量增大，恒温恒容下，容器内压强增大，压强不变说明到达平衡，故A正确；
B．混合气体总质量不变，容器的容积不变，密度为常数，密度不变不能说明到达平衡，故B错误；
C．NO2为红棕色气体，N2O4为无色气体，容器内混合气体的颜色不随时间变化而改变，说明二氧化氮的浓度不变，反应到达平衡，故C正确；
D．混合气体总质量不变，随反应进行混合气体总物质的量增大，平均相对分子质量减小，平均相对分子质量不变说明到达平衡，故D正确，
故选：B；
（2）反应进行到10min时，参加反应的四氧化二氮为1L×（0.6-0.4）mol/L=0.2mol，共吸收热量11.38kJ，故反应1molN2O4共吸收热量11.38kJ×5=56.9kJ，故该反应热化学方程式为：N2O4（g）?2NO2（g），△H=+56.9kJ/mol，
故答案为：N2O4（g）?2NO2（g）△H=+56.9kJ/mol；
（3）平衡时c（NO2）=0.6mol/L、c（N2O4）=0.4mol/L，则平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0．{6}^{2}}{0.4}$=0.9，
故答案为：0.9；
（4）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W1＞W2，
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，关键是根据浓度变化判断X、Y代表物质，难度中等．

练习册系列答案
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7．研究NO2、SO2、等大气污染气体的处理具有重要意义．
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（2）已知：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-196.6kJ•mol-1
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则反应NO2（g）+SO2（g）?SO3（g）+NO（g）的△H=-41.8kJ•mol-1．
一定条件下，将NO2与SO2以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是b．
a．体系压强保持不变            b．混合气体颜色保持不变
c．SO3和NO的体积比保持不变   d．每消耗1mol SO3的同时生成1molNO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1：6，则平衡常数K=$\frac{8}{3}$．
17．合成氨是基本无机化工，氨是化肥工业和有机化工的主要原料，也是一种常用的制冷剂．
（1）已知：①N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H1
②N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H2           
③2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H3
则4NO（g）+4NH3（g）+O2（g）═4N2（g）+6H2O（g）△H=3△H3-2△H1-2△H2（用△H1、△H2、△H3表达）
（2）图Ⅰ是合成氨反应的能量与反应过程相关图（未使用催化剂）；图Ⅱ是合成氨反应在2L容器中、相同投料情况下、其它条件都不变时，某一反应条件的改变对反应的影响图．

①下列说法正确的是AE．
A．△H=-92.4kJ•mol-1        
B．使用催化剂会使E1的数值增大
C．为了提高转化率，工业生产中反应的温度越低越好
D．图Ⅱ是不同压强下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系图，且PA＜PB
E．该反应的平衡常数KA＜KB
F．在曲线A条件下，反应从开始到平衡，消耗N2的平均速率为n1/4t1mol•L-1•min-1
②下列能说明该反应达到平衡状态的是C
A．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2    B．v正（N2）=v逆（H2）
C．容器内压强保持不变                    D．混合气体的密度保持不变
（3）合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径，合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如表：
温度/℃200300400
K1.00.860.5
①理论上，为了增大平衡时H2的转化率，可采取的措施是增大压强、适当增大氮氢比、及时分离出产物中的NH3（要求答出两点）．
②400°C时，测得某时刻氨气、氮气、氢气的物质的量浓度分别为3mol•L-1、2mol•L-1、1mol•L-1时，此时刻该反应的v正（N2）＜v逆（N2）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）常温下向25mL0.1mol/LNH3•H2O 溶液中，逐滴加入0.2mol/L的HN3溶液，溶液的pH变化曲线如图Ⅲ所示．A、B、C、D 四个点中，水的电离程度最大的是B；D点时溶液中各离子浓度大小顺序为c（N3-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）．
（5）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池．试写出该电池的正极反应式N2+8H++6e-═2NH4+．
4．下列关于胶体的说法正确的是（　　）
A．利用布朗运动可区别溶液和胶体
B．溶液中通过一束光线时没有明显现象，胶体中通过一束光线时出现明显的光路
C．胶体微粒带电荷，溶液中溶质微粒不带电荷
D．制备Fe（OH）3胶体的方法是：将饱和FeCl3溶液通入热的NaOH溶液中并持续煮沸
1．常温下，下列溶液中粒子浓度关系正确的是（　　）
A．pH=5的H2S溶液中：c（H+）=c（HS-）=1×10-5mol•L-1
B．将0.01 mo1•L-1的盐酸与0.01 mo1•L-1氨水等体积混合：c（NH4+）=c（Cl-）
C．在Na2CO3溶液中：c（OH-）-c（H+）=c（HCO3-）+c（H2CO3）
D．在0.1 mo1•L-1CH3COONa溶液中：c（Na+）＞c（CH3COO-）＞c（OH-）＞c（CH3COOH）＞c（H+）
2．下列电解质溶液中有关微粒物质的量浓度关系错误的是（　　）
A．物质的量浓度相等的①NH4C1、②（NH4）2S04、③NH4HS04溶液中，c（NH4+）的大小顺序：②＞③＞①
B．0.2 mol•L-1CH3COOH溶液和0.2 mol•L-1CH3COONa溶液等体积混合：c（CH3COO-）+c（OH-）-c（H+）=0.1 mol•L-1
C．pH=2的H2SO3溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合：c（HSO3-）＞c（Na+）＞c（H+）＞c（OH-）
D．0.1 mol•L-1NaHCO3溶液中：c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（OH-）＞c（CO32-）＞c（H2CO3）

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