Question

19．汽車尾氣的大量排放是造成“霧霾”的重要原因之一，NO和CO均為汽車尾氣的重要成分，這兩種氣體在催化轉(zhuǎn)化器中發(fā)生如下反應(yīng)：2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2CO₂（g）+N₂（g）△H=a kJ•mol^-1．隨著溫度的升高，催化轉(zhuǎn)化器的效率降低．
回答下列問題：
（1）上述反應(yīng)中a＜0（填“大于”、“小于”或“等于”）一定溫度T₁時(shí)，將2.0mol NO、2.4mol CO氣體通入到固定容積為2L的密閉容器中，反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的濃度變化如圖所示，在0～15min時(shí)段，反應(yīng)速率v（CO₂）為0.0267mol•L^-1•min^-1．
（2）20min時(shí)，改變反應(yīng)溫度為T₂，導(dǎo)致c（CO）以每分鐘0.010mol•L^-1的平均速率降低，經(jīng)10min后又達(dá)到新的平衡，則：T₂＜T₁（填“大于”、“小于”或“等于”）．判斷理由是改變反應(yīng)溫度，CO的濃度減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故降低溫度，此時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁為0.139；
（3）若保持反應(yīng)體系溫度T₂不變，當(dāng)達(dá)到平衡后再向容器中充入NO，N₂各0.2mol，化學(xué)平衡將向正反應(yīng)移動(dòng)（填“向正反應(yīng)”、“向逆反應(yīng)”或“不”），判斷理由是保持反應(yīng)體系溫度T₂不變，當(dāng)達(dá)到平衡后再向容器中充入NO，N₂各0.2mol，$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$值小于平衡常數(shù)，故平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)．

Answer 1

分析 （1）隨著溫度的升高，催化轉(zhuǎn)化器的效率降低．說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（N₂），再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（CO₂）；
（2）改變反應(yīng)溫度，CO的濃度減小，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$；
（3）根據(jù)Qc=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$判斷濃度商與平衡常數(shù)關(guān)系，進(jìn)而判斷平衡移動(dòng)方向．

解答 解：（1）隨著溫度的升高，催化轉(zhuǎn)化器的效率降低．說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即a＜0；
0～15min內(nèi)△C（N₂）=0.2mol/L，則v（N₂）=$\frac{0.2mol/L}{15min}$，故v（CO₂）=2v（N₂）=2×$\frac{0.2mol/L}{15min}$
≈0.0267mol/（L•min），
故答案為：＜；0.0267mol/（L•min）；
（2）改變反應(yīng)溫度，CO的濃度減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故降低溫度，則T₂＜T₁；
            2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）
開始（mol/L）：1       1.2       0        0
轉(zhuǎn)化（mol/L）：0.4     0.4       0.4       0.2
平衡（mol/L）：0.6     0.8       0.4       0.2
平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$=$\frac{0．{4}^{2}×0.2}{0．{6}^{2}×0．{8}^{2}}$=0.139，
故答案為：＜，改變反應(yīng)溫度，CO的濃度減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故降低溫度；0.139；
（3）保持反應(yīng)體系溫度T₂不變，當(dāng)達(dá)到平衡后再向容器中充入NO，N₂各0.2mol，$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$值小于平衡常數(shù)，故平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，
故答案為：向正反應(yīng)；保持反應(yīng)體系溫度T₂不變，當(dāng)達(dá)到平衡后再向容器中充入NO，N₂各0.2mol，$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$值小于平衡常數(shù)，故平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡影響因素、反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算及應(yīng)用、物質(zhì)的量濃度與時(shí)間圖象，注意理解平衡常數(shù)的應(yīng)用．