Question

9．為了減輕大氣污染，可在汽車尾氣排放處加裝“催化凈化器”裝置．
（1）通過“催化凈化器”的 CO、NO在催化劑和高溫作用下可發(fā)生可逆反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為參與大氣循環(huán)的無毒混合氣體，寫出該反應(yīng)的化學方程式是2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+2CO₂．
（2）在一定溫度下，向1L密閉恒容容器中充入0.5mol NO、2mol CO，發(fā)生上述反應(yīng)，20S時反應(yīng)達平衡，此時CO的物質(zhì)的量為1.6mol．請回答下列問題：
①前20s內(nèi)平均反應(yīng)速率v（CO）為0.02mol•L^-1•S^-1．
②在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.25．
③關(guān)于上述反應(yīng)，下列敘述不正確的是AD（填編號）．
A．達到平衡時，移走部分CO₂，平衡將向右移動，正反應(yīng)速率加快
B．縮小容器的體積，平衡將向右移動
C．在相同的條件下，若使用甲催化劑能使正反應(yīng)速率加快10⁵倍，使用乙催化劑能使逆反應(yīng)速率加快10⁸倍，則應(yīng)該選用乙催化劑
D．若保持平衡時的溫度不變，再向容器中充入0.4molCO和0.8mol N₂，則此時v_正＞v_逆
④已知上述實驗中，c（CO）與反應(yīng)時間t變化曲線Ⅰ．
若其它條件不變，將0.5mol NO、2mol CO投入2L容器進行反應(yīng)，請在圖1繪出c（CO）與反應(yīng)時間t₁變化曲線Ⅱ．

（3）測試某汽車冷啟動時的尾氣催化處理CO、NO百分含量隨時間變化曲線如圖2，請回答：前0-10s 階段，CO、NO百分含量沒明顯變化的原因是尚未達到催化劑工作溫度（或尚未達到反應(yīng)的溫度）．

Answer 1

分析 （1）CO與NO反應(yīng)，生成無毒氣體為氮氣和二氧化碳；
（2）①反應(yīng)速率=$\frac{△c}{△t}$；
②結(jié)合平衡三段式列式計算平衡濃度，平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積得到；
③依據(jù)化學平衡移動原理分析選項，改變條件，平衡向減弱這種改變的方向進行；
④反應(yīng)前后氣體體積減小，若其它條件不變，將0.5mol NO、2mol CO投入2L容器進行反應(yīng)，相當于原來的平衡狀態(tài)減小壓強，平衡濃度減小，反應(yīng)速率減小，平衡向氣體體積增大的分析進行；
（3）汽車冷啟動時的尾氣催化處理CO、NO百分含量隨時間變化曲線變化分析，開始的氣體含量變化不大，說明溫度低，催化劑的作用未起作用；

解答 解：（1）由NO、CO相互反應(yīng)轉(zhuǎn)換成無毒的氣體，即生成氮氣和二氧化碳，該反應(yīng)的化學反應(yīng)方程式為2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+2CO₂，
故答案為：2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+2CO₂；
（2）在一定溫度下，向1L密閉容器中充入0.5mol NO、2mol CO，發(fā)生上述反應(yīng)②，20S反應(yīng)達平衡，此時CO的物質(zhì)的量為1.6mol，依據(jù)化學平衡三段式列式計算：
               2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
起始量（mol）   0.5      2         0       0
變化量（mol）   0.4       0.4       0.2     0.4
平衡量（mol）   0.1      1.6       0.2     0.4
①前20s內(nèi)平均反應(yīng)速率v（NO）=$\frac{\frac{0.4mol}{1L}}{20s}$=0.02mol•L^-1•S^-1；  
故答案為：0.02mol•L^-1•S^-1；  
②體積為1L，物質(zhì)的量數(shù)值為濃度數(shù)值，計算得到平衡常數(shù)K=$\frac{0.2×0．{4}^{2}}{0．{1}^{2}×1．{6}^{2}}$=1.25；
故答案為：1.25；       
③A．達到平衡時，移走部分CO₂，平衡將向右移動，正反應(yīng)速率減小，故A錯誤；
B．反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，縮小容器的體積，壓強增大，平衡將向右移動，故B正確；
C．催化劑對正逆反應(yīng)速率影響程度相同，在相同的條件下，若使用甲催化劑能使正反應(yīng)速率加快10⁵倍，使用乙催化劑能使逆反應(yīng)速率加快10⁸倍，則應(yīng)該選用乙催化劑，故C正確；
D．若保持平衡時的溫度和壓強不變，再向容器中充入0.4molCO和0.8mol N₂，濃度商Q=$\frac{1×0．{4}^{2}}{0．{1}^{2}×{2}^{2}}$=4＞K，平衡逆向進行，則此時v_正＜v_逆 ，故D錯誤；
故答案為：AD；
④若其它條件不變，將0.5mol NO、2mol CO投入2L容器進行反應(yīng)，濃度減小一半，若平衡不動，得到c（CO）濃度應(yīng)為0.8mol/L，但恒溫恒容條件下，將0.5mol NO、2mol CO投入2L容器，減少壓強，平衡逆向進行，一氧化碳濃度應(yīng)略高于0.8mol/L，起點一氧化碳濃度為1mol/L；終點的時間比t長；c（CO） 比0.8略高些，畫出的圖象為：
；
故答案為：；
（3）汽車冷啟動時的尾氣催化處理CO、NO百分含量隨時間變化曲線變化分析，開始的氣體含量變化不大，說明溫度低，催化劑的作用未起作用；證明反應(yīng)未達到催化劑工作溫度（或尚未達到反應(yīng)的溫度）；
故答案為：尚未達到催化劑工作溫度（或尚未達到反應(yīng)的溫度）．

點評 本題考查了化學方程式的書寫方法，化學平衡的計算分析判斷，平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)速率的概念的計算應(yīng)用，圖象分析應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．