Question

某校化學實驗小組同學進行有關NO₂氣體的系列實驗。

（1）如上圖所示，燒瓶中放有少量銅片，打開分液漏斗的旋塞，加入過量濃硝酸，燒瓶中產生氣體的顏色是       ，試管中收集的氣體顏色是     ，用化學方程式表示其原因                          ；
（2）將燒瓶浸入冰水中，燒瓶內氣體顏色     （填“變深”、“不變”或“變淺”），使用化學用語和必要的文字說明顏色變化的原因                                 ；
（3）在80℃時，將0.40 mol N₂O₄氣體充入2 L已經抽空的固定容積的密閉容器中發生反應，隔一段時間對該容器內的物質進行分析，得到如下數據：

時間（s）	0	20	40	60	80	100
n(N2O4)/mol	0.40	a	0.20	c	d	e
n(NO2)/mol	0.00	0.24	b	0.52	0.60	0.60

①計算a =       ，此溫度時該反應的平衡常數K=        ；
②平衡后，向該容器中再充入0.2molN₂O₄氣體，則N₂O₄的轉化率        （填增大、減小或不變）
③改變條件使反應重新達到平衡，能使c(NO₂)/c(N₂O₄)值變小的措施有（填序號）     。
A．增大N₂O₄的起始濃度           B．升高溫度
C．使用高效催化劑                D．向混合氣體中通入稀有氣體

Answer 1

（11分）
（1）紅棕色（ 1分）無色（ 1分）
Cu + 4HNO₃ (濃)===Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑+ 2H₂O （ 1分）
3NO₂ + H₂O===2HNO₃ + NO （ 1分）
（2）變淺（1分），  2NO₂N₂O₄ ΔH<0 ，溫度降低，平衡向正反應方向移動，c(NO₂)濃度降低（2分）
（3）①  a="0.28" （1分），    1.8 （1分），     ②減小（1分） ③ A （1分）

（1）燒瓶內發生的反應為：Cu + 4HNO₃ (濃)===Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑+ 2H₂O，得到紅棕色的氣體NO₂；
用排水法收集時發生反應：3NO₂ + H₂O===2HNO₃ + NO，故在試管中收集到的氣體為無色的NO
（2）由于存在可逆反應：2NO₂N₂O₄ ΔH<0，故將燒瓶浸入冰水中，相當于降溫，平衡正向移動，c(NO₂)濃度降低，混合氣體的顏色變淺；
（3）反應：N₂O₄2NO₂
初n：      0.4       0
20s：       0.28      0.24
80s：       0.1       0.6
①可見a=0.28，在80s時反應達到平衡，K=
②平衡后，向該容器中再充入N₂O₄氣體，相當于加壓，平衡N₂O₄2NO₂左移，則N₂O₄的轉化率減小
③A．增大N₂O₄的起始濃度，相當于加壓，平衡左移，c(NO₂)/c(N₂O₄)值變小，符合題意
B．升高溫度，平衡正向移動，排除
C．使用高效催化劑，不會影響平衡移動，排除
D．向混合氣體中通入稀有氣體，各物質濃度不變，平衡不移動，排除
選A