Question

2．在温度T₁和T₂时，分别将0.50mol CH₄和1.20mol NO₂充入体积为1L的密闭容器中，发生如下反应：CH₄（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），测得n（CH₄）随时间变化数据如表：下列说法正确的是（　　）

	时间/min	0	10	20	40	50
T1	n（CH4）/mol	0.50	0.35	0.25	0.10	0.10
T2	n（CH4）/mol	0.50	0.30	0.18	…	0.15

• A． T₁时0～10 min NO₂的平均反应速率为0.15 mol•L^-1•min^-1
• B． T₂时CH₄的平衡转化率为70.0%
• C． 保持其他条件不变，T₁时向平衡体系中再充入0.30 mol CH₄和0.80 mol H₂O（g），平衡向正反应方向移动
• D． 保持其他条件不变，T₁时向平衡体系中再充入0.50 mol CH₄和1.20 mol NO₂，与原平衡相比，达新平衡时N₂的浓度增大

Answer 1

分析 A．结合v=$\frac{△c}{△t}$及速率之比等于化学计量数之比计算；
B．由表格数据可知，T₂时CH₄的平衡物质的量为0.15mol，则转化的甲烷为0.50mol-0.15mol=0.35mol；
C．T₁时，体积为1L，由表格中数据可知，
      CH₄（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）
开始  0.5          1.2                0            0             0
转化 0.4          0.8              0.4          0.4            0.8
平衡 0.1         0.4                 0.4       0.4            0.8
K=$\frac{0.4×0.4×0．{8}^{2}}{0.1×0．{4}^{2}}$=6.4，
T₁时向平衡体系中再充入0.30 mol CH₄和0.80 mol H₂O（g），比较Qc、K，判断反应进行方向；
D．体积不变，物质的量变为原来的2倍，若平衡不移动，则平衡浓度变为原平衡的2倍，但压强增大平衡逆向移动．

解答 解：A．T₁时0～10 min CH₄的平均反应速率为$\frac{0.15mol/L}{10min}$=0.015 mol•L^-1•min^-1，由速率之比等于化学计量数之比可知，T₁时0～10 min NO₂的平均反应速率为0.03 mol•L^-1•min^-1，故A错误；
B．由表格数据可知，T₂时CH₄的平衡物质的量为0.15mol，则转化的甲烷为0.50mol-0.15mol=0.35mol，则T₂时CH₄的平衡转化率为$\frac{0.35}{0.5}$×100%=70.0%，故B正确；
C．T₁时，体积为1L，由表格中数据可知，
      CH₄（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）
开始  0.5          1.2                0            0             0
转化 0.4          0.8              0.4          0.4            0.8
平衡 0.1         0.4                 0.4       0.4            0.8
K=$\frac{0.4×0.4×0．{8}^{2}}{0.1×0．{4}^{2}}$=6.4，
T₁时向平衡体系中再充入0.30 mol CH₄和0.80 mol H₂O（g），Qc=$\frac{0.4×0.4×1.6{\;}^{2}}{0.1×0．{4}^{2}}$=25.6＞K，则平衡逆向移动，故C错误；
D．体积不变，物质的量变为原来的2倍，若平衡不移动，则平衡浓度变为原平衡的2倍，但压强增大平衡逆向移动，则达新平衡时N₂的浓度增大，大于原平衡浓度小于原平衡浓度的2倍，故D正确；
故选BD．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握表格中数据、平衡三段法、Qc与K的计算为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意选项C为解答的难点，题目难度不大．