Question

【題目】超音速飛機(jī)在平流層飛行時(shí)，尾氣中的NO會(huì)破壞臭氧層。科學(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2，其反應(yīng)為：2NO＋2CO2CO2＋N2。假設(shè)常溫下在恒容的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，試解答下列問(wèn)題：

（1）上述條件下該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則反應(yīng)的ΔH_____0（填寫(xiě)“＞”、“＜”、“＝”）。

（2）能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是____________。

A．混合氣體的壓強(qiáng)保持不變

B．N2的濃度不再改變

C．消耗CO的物質(zhì)的量與生成CO2的物質(zhì)的量之比為1∶1

D．NO、CO、CO2、N2的物質(zhì)的量之比為2∶2∶2∶1

（3）既要加快反應(yīng)速率又要提高NO轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的是____________。

　A．選用更有效的催化劑 B．升高反應(yīng)體系的溫度

　C．降低反應(yīng)體系的溫度 D．縮小容器的體積

（4）為了測(cè)定在某種催化劑作用下的反應(yīng)速率，某科學(xué)家在某溫度下用氣體傳感器測(cè)得不同時(shí)間的NO和CO濃度如表（均不考慮溫度變化對(duì)催化劑催化效率的影響）：

時(shí)間(s)	0	1	2	3	4	5
c(NO) ( molL－1)	1.00×10－3	4.50×10－4	2.50×10－4	1.50×10－4	1.00×10－4	1.00×10－4
c(CO) ( molL－1)	3.60×10－3	3.05×10－3	2.85×10－3	2.75×10－3	X	2.70×10－3

從表中數(shù)據(jù)分析可知：

①X＝____________mol·L－1；

②前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)＝________________________mol·L－1·s－1；

③該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________________________。

Answer 1

【答案】＜ AB D 2.70×10－3 1.88×10－4 5000或5000 L·mol－1

【解析】

(1).根據(jù)自發(fā)反應(yīng)△H－T△S<0判斷；

（2）根據(jù)平衡標(biāo)志判斷；

（3）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率、平衡移動(dòng)方向的因素分析；

（4）①參加反應(yīng)的NO、CO的比為1:1，根據(jù)表格數(shù)據(jù)，4s內(nèi)消耗NO 0.9×10－3 mol·L－1；②根據(jù)v(N2) 計(jì)算前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率；③利用“三段式”計(jì)算該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)。

2NO＋2CO2CO2＋N2 氣體物質(zhì)的量減小，△S<0，自發(fā)反應(yīng)△H－T△S<0，所以ΔH＜0；

（2）A．2NO＋2CO2CO2＋N2 氣體物質(zhì)的量減小，壓強(qiáng)是變量，所以混合氣體的壓強(qiáng)保持不變時(shí)，一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；

B．根據(jù)平衡定義， N2的濃度不再改變，達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；

C．消耗CO與生成CO2都是指正反應(yīng)，消耗CO的物質(zhì)的量與生成CO2的物質(zhì)的量之比為1∶1時(shí)，不一定平衡，故C錯(cuò)誤；

D．NO、CO、CO2、N2的物質(zhì)的量之比為2∶2∶2∶1時(shí)，濃度不一定保持不變，所以不一定平衡，故D錯(cuò)誤。

（3）A．選用更有效的催化劑，平衡不移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率不變，故不選A； B．溫度越高，反應(yīng)速率越快；2NO＋2CO2CO2＋N2正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率減小，故不選B；

C．降低反應(yīng)體系的溫度，反應(yīng)速率減慢，故不選C；

D．2NO＋2CO2CO2＋N2正反應(yīng)體積減小，縮小容器的體積，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率增大、反應(yīng)速率加快，故選D。

（4）①參加反應(yīng)的NO、CO的比為1:1，根據(jù)表格數(shù)據(jù)，4s內(nèi)消耗NO 0.9×10－3 mol·L－1，消耗CO的濃度也為0.9×10－3 mol·L－1，所以4s時(shí)CO的濃度X=3.60×10－3－0.9×10－3=2.70×10－3mol·L－1；

②前2s內(nèi)△c(NO)=0.75×10－3mol·L－1，根據(jù)方程式△c(N2)=0.375×10－3mol·L－1,v(N2)= 0.375×10－3mol·L－1÷2s=1.88×10－4 mol·L－1·s－1；

③反應(yīng)在4s時(shí)達(dá)到平衡，

2NO ＋ 2CO 2CO2 ＋ N2

開(kāi)始1.00×10－3 3.60×10－3 0 0

轉(zhuǎn)化 0.9×10－3 0.9×10－3 0.9×10－3 0.45×10－3

平衡 0.1×10－3 2.7×10－3 0.9×10－3 0.45×10－3

=5000 L·mol－1 。