Question

【題目】在國(guó)慶70周年慶典上，空中飛過的殲擊機(jī)編隊(duì)讓我們熱血沸騰，其中有中國(guó)自主研制的最先進(jìn)的殲20隱形超音速飛機(jī)。當(dāng)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,，或許通過測(cè)定局部的臭氧濃度變化可使飛機(jī)不再“隱形”。因此科學(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，化學(xué)方程式如下：2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) △H<0。請(qǐng)回答下列問題：

(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為___________________________。

(2)假設(shè)在閉容器發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡后采取下列選項(xiàng)的措施既能加快反應(yīng)速率又能提高NO轉(zhuǎn)化率的是_____________。

A.選用更有效的催化劑同時(shí)增加CO的量 B.升高反應(yīng)體系的溫度

C.及時(shí)加入堿石灰 D.縮小容器的體積

(3)研究表明：在使用等質(zhì)量催化劑時(shí)，增大催化劑比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。為了分別驗(yàn)證溫度、催化劑比表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，某同學(xué)將等物質(zhì)的量的NO和CO充入容積為2L的恒容密閉容器中，設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中。

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	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(shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)中，T1=____________，c3=_____________。

②平衡時(shí)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(dòng)(填“向左”“向右”或“不”)

③在給出的坐標(biāo)圖中，畫出了上表中的I、Ⅱ、Ⅲ實(shí)驗(yàn)條件下建立平衡過程中，混合氣體里NO濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線圖，請(qǐng)說出B曲線對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)編號(hào)__________(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(yīng)，下列圖像正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻一定達(dá)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(jù)平衡常數(shù)的公式結(jié)合題給的反應(yīng)寫出平衡常數(shù)表達(dá)式；

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

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

②由三段式計(jì)算出平衡常數(shù)K；根據(jù)濃度商與K的關(guān)系確定反應(yīng)進(jìn)行的方向。

③催化劑不影響平衡的移動(dòng)，改變反應(yīng)的速率；

（4）根據(jù)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)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(jìn)行分析。

（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=。

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

B.反應(yīng)是個(gè)放熱反應(yīng)，升高體系的溫度，平衡逆向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率降低，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

C.堿石灰吸收二氧化碳，使產(chǎn)物二氧化碳濃度減小，并不能加快反應(yīng)速率，C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D.縮小容器的體積，增大了壓強(qiáng)，使反應(yīng)速率加快，由于該反應(yīng)正向是一個(gè)氣體分子總數(shù)減小的反應(yīng)，加壓平衡正向移動(dòng)，使一氧化NO轉(zhuǎn)化率提高，D項(xiàng)正確；

答案選AD。

（3）①根據(jù)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(jì)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(zhì)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(dòng)。

③催化劑表面積的改變并不能影響到達(dá)平衡時(shí)平衡濃度，能夠影響平衡移動(dòng)的，在該題中是溫度，B曲線到達(dá)平衡時(shí)的濃度和另外兩條不一樣，所以B曲線對(duì)應(yīng)的是350℃即Ⅲ組的實(shí)驗(yàn)。

（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(dá)到平衡，平衡常數(shù)都不會(huì)改變，故t1時(shí)刻不能判斷是否達(dá)平衡，a項(xiàng)錯(cuò)誤；

b.t1時(shí)刻CO2和NO物質(zhì)的量相等，但t1時(shí)刻之后CO2、NO物質(zhì)的量還在改變，故t1時(shí)刻沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，b項(xiàng)錯(cuò)誤；

c.起始通入n(NO)：n(CO)=1：3，二者反應(yīng)按1：1進(jìn)行轉(zhuǎn)化，隨反應(yīng)進(jìn)行比例關(guān)系發(fā)生變化，t1時(shí)刻起n(NO)：n(CO)不變了，則說明已達(dá)平衡，故c項(xiàng)正確；

d.轉(zhuǎn)化率不變了，說明已達(dá)到平衡，d項(xiàng)正確；

答案選c、d。