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18.(1)在一密闭容器中充入2molNH3,保持温度体积恒定,经过一段时间玻璃管内压强是初始压强的1.5倍,则NH3的转化率为50%,NH3的体积分数为33.3%
(2)已知常温下,NO2可以与N2O4相互转化,将一定量NO2和N2O4混合气体通入体积为2L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图l中,曲线X(填“X”或“Y”)表示NO2浓度随时间的变化情况;前10min内v(NO2)=0.04mol/(L•min).
②反应进行到10min时,共吸收热量22.76kJ,则该反应的热化学方程式为N2O4(g)?2NO2(g)△H=+56.9kJ/mol;该反应的平衡常数K=0.9mol/L.
③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.
ⅰ第一次平衡时混合气体中NO2的体积分数为ω1,达到新平衡后混合气体中NO2的体积分数为ω2,则ω1>ω2(填“>”、“=”或“<”);
ⅱ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)结合化学平衡三行计算列式,转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%,体积分数=$\frac{氨气的物质的量}{混合气体总物质的量}$×100%;
(2)①由2NO2(g)?N2O4(g),可知△c(NO2)=2△c(N2O4),结合图象中物质浓度的变化量判断,根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v(NO2);
②反应进行到10min时反应达到平衡状态,计算共吸收热量22.76kJX生成的物质的量,结合热化学方程式定量关系计算对应反应的焓变,写出热化学方程式,平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$;
③i.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;
ii.20min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)在一密闭容器中充入2molNH3,保持温度体积恒定,经过一段时间玻璃管内压强是初始压强的1.5倍,气体压强之比等于气体物质的量之比,设生成氮气物质的量为x,
                        2NH3?N2+3H2
起始量(mol)   2           0      0
变化量(mol)   2x          x       3x
平衡量(mol)2-2x           x       3x
2-2x+x+3x=2×1.5
x=0.5mol
则NH3的转化率=$\frac{2×0.5}{2}$×100%=50%,
NH3的体积分数=$\frac{2-2x}{2+2x}$×100%=33.3%,
故答案为:50%;33.3%;
(2)①由图可知0-10min内,X的浓度变化量为(0.6-0.2)mol/L=0.4mol/L,Y的浓度变化量为(0.6-0.4)mol/L=0.2mol/L,由2NO2(g)?N2O4(g),可知△c(NO2)=2△c(N2O4),所以X表示NO2浓度随时间的变化曲线,Y表示N2O4浓度随时间的变化曲线,X表示NO2浓度随时间的变化曲线,由图可知,前10min内,NO2的浓度变化量为(0.6-0.2)mol/L=0.4mol/L,所以υ(NO2)=$\frac{0.4mol/L}{10min}$=0.04mol•L-1•min-1,
故答案为:X;  0.04;
②反应进行到10min时,X的浓度变化量为(0.6-0.2)mol/L=0.4mol/L,物质的量为0.4mol/L×2L=0.8mol,共吸收热量22.76kJ,生成2molNO2吸热56.9kJ,反应的热化学方程式为:N2O4(g)?2NO2(g)△H=+56.9kJ/mol,达到平衡状态下,c(N2O4)=0.4mol/L,c(NO2)=0.6mol/L,平衡常数K=$\frac{(0.6mol/L)^{2}}{0.4mol/L}$=0.9mol/L
故答案为:N2O4(g)?2NO2(g)△H=+56.9kJ/mol;    0.9mol/L;
③i.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ω1>ω2,故答案为:>;
ii.20min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,③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.

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