Question

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（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g）．
為了測(cè)定在某種催化劑作用下的反應(yīng)速率，在某溫度下用氣體傳感器測(cè)得密閉容器中不同時(shí)間的NO和CO濃度如表：

時(shí)間（s）	0	1	2	3	4	5
c（NO） （mol/L）	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） （mol/L）	3.60×10-3	3.05×10-3	2.85×10-3	2.75×10-3	2.70×10-3	2.70×10-3

請(qǐng)回答下列問(wèn)題（均不考慮溫度變化對(duì)催化劑催化效率的影響）：
（1）在上述條件下反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則反應(yīng)的△H

＜

0（填寫(xiě)“＞”、“＜”、“=”）．
（2）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

C(N2)C2(CO2)

C2(CO)C2(NO)

．
（3）前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N₂）=

1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1

．
（4）能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是

ab

（多選扣分）．
a．容器中壓強(qiáng)不變             b．混合氣體中 c（CO）不變
c．υ_正（N₂）=υ_逆（CO）       d．c（CO₂）=c（CO）
（5）該溫度下達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率是

25%

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則△H-T△S＜0來(lái)分析該反應(yīng)的焓變；
（2）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的概念來(lái)解答；
（3）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率V=

△C

△t

來(lái)計(jì)算解答；
（4）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，據(jù)此解答，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（5）由表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)4min到達(dá)平衡，平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量濃度變化量為3.60×10^-3mol/L-2.70×10^-3mol/L=0.9×10^-3mol/L，結(jié)合轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算；

解答：解：（1）因該反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g）中氣體減少，△S＜0，由反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則△H-T△S＜0，即該反應(yīng)一定是放熱才有可能自發(fā)進(jìn)行，放熱反應(yīng)中△H＜0，
故答案為：＜；
（2）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

C(N2)C2(CO2)

C2(CO)C2(NO)

，故答案為：

C(N2)C2(CO2)

C2(CO)C2(NO)

；
（3）由表格中的數(shù)據(jù)可知2s內(nèi)NO濃度的變化量為1.00×10^-3-2.50×10^-4=7.50×10^-4，則υ（NO）=

7.5×10-4mol/L

2s

=3.75×10^-4mol?L^-1?s^-1；由化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則υ（N₂）=

1

2

υ（NO）=1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1，
故答案為：1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1；
（4）a．隨反應(yīng)進(jìn)行氣體的物質(zhì)的量增大，壓強(qiáng)增大，容器中壓強(qiáng)不變，說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故a正確；
b．反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的濃度不變，混合氣體中c（CO）不變說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故b正確；
c．因不同物質(zhì)表示的速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，才能說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；
d．反應(yīng)始終按CO與氫氣物質(zhì)的量之比為1：1進(jìn)行，c（H₂）=c（CO）不能說(shuō)明到達(dá)平衡，故d錯(cuò)誤；
故答案為；ab；
（5）平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量濃度變化量為3.60×10^-3mol/L-2.70×10^-3mol/L=0.9×10^-3mol/L，CO的轉(zhuǎn)化率為

0.9×10-3mol/L

3.60×10-3mol/L

×100%=25%，
故答案為：25%．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查反應(yīng)速率、反應(yīng)方向、化學(xué)平衡判斷、轉(zhuǎn)化率的計(jì)算等知識(shí)，難度不大，根據(jù)所學(xué)知識(shí)即可完成．