Question

【題目】在國慶70周年慶典上，空中飛過的殲擊機編隊讓我們熱血沸騰，其中有中國自主研制的最先進的殲20隱形超音速飛機。當超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層,，或許通過測定局部的臭氧濃度變化可使飛機不再“隱形”。因此科學家正在研究利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉變成CO2和N2，化學方程式如下：2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) △H<0。請回答下列問題：

(1)該反應的平衡常數(shù)表達式為___________________________。

(2)假設在閉容器發(fā)生上述反應，達到平衡后采取下列選項的措施既能加快反應速率又能提高NO轉化率的是_____________。

A.選用更有效的催化劑同時增加CO的量 B.升高反應體系的溫度

C.及時加入堿石灰 D.縮小容器的體積

(3)研究表明：在使用等質量催化劑時，增大催化劑比表面積可提高化學反應速率。為了分別驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，某同學將等物質的量的NO和CO充入容積為2L的恒容密閉容器中，設計了三組實驗，部分實驗數(shù)據已經填在下面實驗設計表中。

實驗編號	T/℃	NO初始濃度/mol·L-1	NO平衡濃度/mol·L-1	催化劑的比表面積/m2·g-1
Ⅰ	280	0.3	0.1	82
Ⅱ	T1	c1	c2	124
Ⅲ	350	c3	c4	124

①在上述表格的實驗條件數(shù)據中，T1=____________，c3=_____________。

②平衡時若保持溫度T1℃不變，再向容器中充入CO和CO2各0.2mol，則平衡將_________移動(填“向左”“向右”或“不”)

③在給出的坐標圖中，畫出了上表中的I、Ⅱ、Ⅲ實驗條件下建立平衡過程中，混合氣體里NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖，請說出B曲線對應的實驗編號__________(填Ⅱ、Ⅲ)。

(4)在恒溫恒容的密閉容器中通入n(NO)：n(CO)=1：3的混合氣體，發(fā)生上述反應，下列圖像正確且能說明反應在進行到t1時刻一定達到平衡狀態(tài)的是__________(選填字母)。

Answer 1

【答案】K= A、D 280 0.3 向右 Ⅲ c、d

【解析】

（1）根據平衡常數(shù)的公式結合題給的反應寫出平衡常數(shù)表達式；

（2）措能加快反應速率的外界條件：增大濃度、升高溫度、增大氣體的壓強、使用催化劑等；提高NO轉化率的方法：增大壓強，降低溫度、增大一氧化碳濃度等；據以上分析解答。

（3）①根據控制變量法，在進行比較時，其他量不變，讓一個量發(fā)生變化進行分析；

②由三段式計算出平衡常數(shù)K；根據濃度商與K的關系確定反應進行的方向。

③催化劑不影響平衡的移動，改變反應的速率；

（4）根據反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各組分的濃度保持不變及由此衍生出的其它物理量進行分析。

（1）該反應的平衡常數(shù)表達式為K=。

（2）A.選用更有效的催化劑能加快反應速率，增大反應物的濃度，平衡正向移動，另一反應物的轉化率提高，A項正確；

B.反應是個放熱反應，升高體系的溫度，平衡逆向移動，NO的轉化率降低，B項錯誤；

C.堿石灰吸收二氧化碳，使產物二氧化碳濃度減小，并不能加快反應速率，C項錯誤；

D.縮小容器的體積，增大了壓強，使反應速率加快，由于該反應正向是一個氣體分子總數(shù)減小的反應，加壓平衡正向移動，使一氧化NO轉化率提高，D項正確；

答案選AD。

（3）①根據控制變量法，第Ⅰ組和第Ⅱ組比表面積不同，那溫度就是相同的，所以T1是280℃，各組投放物料是一樣的，故c3仍是0.3 mol·L-1。

②由三段式計算出平衡常數(shù)k：

，再向容器中充入CO和CO2各0.2mol，瞬間各物質的濃度：c(NO)=0.1 mol·L-1、C(CO)=0.2 mol·L-1、c(CO2)=0.3 mol·L-1、c(N2) =0.1mol·L-1。濃度商

Q<K，故平衡正向移動。

③催化劑表面積的改變并不能影響到達平衡時平衡濃度，能夠影響平衡移動的，在該題中是溫度，B曲線到達平衡時的濃度和另外兩條不一樣，所以B曲線對應的是350℃即Ⅲ組的實驗。

（4）a.平衡常數(shù)只受溫度影響而改變，只要溫度沒變，無論是否達到平衡，平衡常數(shù)都不會改變，故t1時刻不能判斷是否達平衡，a項錯誤；

b.t1時刻CO2和NO物質的量相等，但t1時刻之后CO2、NO物質的量還在改變，故t1時刻沒有達到平衡狀態(tài)，b項錯誤；

c.起始通入n(NO)：n(CO)=1：3，二者反應按1：1進行轉化，隨反應進行比例關系發(fā)生變化，t1時刻起n(NO)：n(CO)不變了，則說明已達平衡，故c項正確；

d.轉化率不變了，說明已達到平衡，d項正確；

答案選c、d。