题目内容

7．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（要求写出计算过程）．
（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．
①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“＜”）；
②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）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；
B．混合气体总质量不变，容器的容积不变，密度始终不变；
C．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；
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；
（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）①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；
②20min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）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）①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：＞；
②20min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，（4）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．

练习册系列答案
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20．一定温度下，将一定量的冰醋酸加水稀释，稀释过程中溶液的导电性变化如图所示．
则下列说法错误的是（　　）
A．醋酸的电离程度：a＜b＜c
B．溶液的pH值：b＜a＜c
C．蘸取a点溶液滴在湿润的pH试纸上，测得pH值一定偏大
D．若分别取a、b、c三点的溶液各10 mL，各用同浓度的氢氧化钠溶液中和，消耗NaOH溶液的体积a＞b＞c
1．（1）今有a．盐酸，b．硫酸，c．醋酸三种酸：
①在同体积，同pH的三种酸中，分别加入足量的碳酸氢钠粉末，在相同条件下产生CO2的体积由大到小的关系是c＞a=b（用a、b、c表示，下同）．
②在同体积、同浓度的三种酸中，分别加入足量的碳酸氢钠粉末，在相同条件下产生CO2的体积由大到小的关系是b＞a=c．
（2）已知常温时几种酸的电离常数为：HClO：K=4.8×10-11；H2CO3：K1=4.4×10-7，K2=4.7×10-11；H3PO4：K1=7.1×10-3，K2=6.3×10-8，K3=4.2×10-13．写出下列离子方程式：
①少量CO2与NaClO溶液反应CO2+ClO-+H2O=HClO+HCO3-．
②过量CO2与Na2HPO4溶液反应CO2+HPO42-+H2O=H2PO4-+HCO3-．
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15．CH4是一种重要的化石燃料，在工农业生产中有着极其重要的应用．用甲烷可以消除氮氧化物的污染，其反应如下：
CH4（g）+2NO2（g）?N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）．
在130℃和180℃时，分别将0.50mol CH4和a mol NO2充入1L的密闭容器中发生反应，测得有关数据如表：
实验编号温度时间/min
物质的量		010204050
1130℃n（CH4）/mol0.500.350.250.100.10
2180℃n（CH4）/mol0.500.300.18x0.15
（1）130℃时，达到平衡状态时CH4的转化率为80%．当温度为180℃、反应到40min时，该反应是（填“是”或“否”）达到平衡，推断的依据是温度升高，反应加快，对比实验1，高温下比低温下更快达到平衡状态．
（2）由表中数据分析可知，该反应的△H＜0（填“=”、“＞”或“＜”），130℃和180℃平衡常数的关系：K（130℃）＞K（180℃）（填“=”、“＞”或“＜”）．
（3）如图1所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜．

①a电极上发生反应的电极反应式是CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O．
②电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
③若完全反应后，装置Ⅱ中Cu极质量减少12.8g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷1.12L（标准状况下）．
（4）用甲烷制取氢气的反应分为两步，其能量变化如图2所示：
写出甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式CH4（g）+2H2O（g）=4H2（g）+CO2（g）△H=-136.5 kJ/mol．
2．一定温度下，在三个体积均为2.0L的恒容密闭容器中发生如下反应：PCl5（g）?PCl3（g）+Cl2（g）
编号温度（℃）起始物质的量
（mol）		平衡物质的量
（mol）		达到平衡所需时（s）
PCl5（g）PCl3（g）Cl2（g）
Ⅰ3200.400.100.10t1
Ⅱ3200.80  t2
Ⅲ4100.400.150.15t3
下列说法正确的是（　　）
A．平衡常数K：容器Ⅱ＞容器Ⅲ
B．反应到达平衡时，PCl5的转化率：容器Ⅱ＞容器Ⅰ
C．反应到达平衡时，容器Ⅰ中的平均速率为v（PCl5）=$\frac{0.01}{{t}_{1}}$mol/（L•s）
D．起始时向容器Ⅲ中充入PCl5 0.30 mol、PCl30.45 mol和Cl20.10 mol，则反应将向逆反应方向进行
12．900℃时，向2.0L恒容密闭容器中充入0.40molX，发生反应：X（g）?Y（g）+Z（g）△H=akJ•mol-1，经一段时间后达到平衡．反应过程中测定的部分数据见表：
时间/min010203040
n（X）/mol0.400.300.24n2n3
n（Y）/mol0.000.10n10.200.20
下列说法正确的是（　　）
A．反应在前10 min的平均速率为v（Z）=0.01mol•L-1•min-1
B．保持其他条件不变，降低温度，平衡时，c（X）=0.08mol•L-1，则a＞0
C．恒压，其他条件不变，向容器中充入不参与反应的氮气作为稀释剂，X的转化率大于50.0%
D．保持其它条件不变，再向容器中充入0.10 mol Y和0.10 mol Z，达到平衡后，该反应的平衡常数为0.2
19．含有弱酸HA和其钠盐NaA的混合溶液，在化学上用作缓冲溶液．向其中加入少量酸或碱时，溶液的酸碱性变化不大．
（1）向该溶液中加入少量盐酸时，发生反应的离子方程式是A-+H+?HA，向其中加入少量KOH溶液时，发生反应的离子方程式是HA+OH-?H2O+A-；
（2）现将0.04mol•L-1HA溶液和0.02mol•L-1NaOH溶液等体积混合，得到缓冲溶液．
①若HA为HCN，该溶液显碱性，则溶液中c（Na+）＞c（CN-）（填“＜”、“=”或“＞”），你得出该结论的依据是因为c（Na+）+c（H+）=C（CN-）+c（OH-），溶液显碱性，则c（H+）＜c（OH-），所以c（Na+）＞c（CN-）；该混合溶液的质子守恒式是c（OH-）=c（H+）+$\frac{1}{2}$c（HCN）-$\frac{1}{2}$c（CN-）．
②若HA为CH3COOH，该溶液显酸性．溶液中所有的离子按浓度由大到小排列的顺序是c（CH3COO-）＞c（Na+）＞c（H+）＞c（OH-）．该混合溶液的物料守恒式是2c（Na+）=c（CH3COO-）+c（CH3COOH）．
16．下列离子方程式中只能表示一个化学反应的是（　　）
①Ag++Cl-=AgCl↓　
②Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O
③CaCO3+2H+=CO2↑+H2O+Ca2+　
④Fe+Cu2+=Fe2++Cu
⑤Cl2+H2O=H++Cl-+HClO-．
A．①③B．⑤C．②⑤D．④
17．下列每组各有两对物质，它们都能用分液漏斗分离的是（　　）
A．四氯化碳和水，苯和水B．汽油和水，乙醇和水
C．乙醇和水，植物油和水D．醋酸和水，酒精和水

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