Question

【題目】科學(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將汽車(chē)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.

為了測(cè)定在某種催化劑作用下的反應(yīng)速度，某溫度下，在容積固體的容器內(nèi)進(jìn)行此反應(yīng)，并用氣體傳感器測(cè)得不同時(shí)間的NO和CO濃度如表：

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)在該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式K＝________________。

(2)該反應(yīng)在此溫度下能夠自發(fā)進(jìn)行，說(shuō)明△H___________0(填寫(xiě)“＞”、“＜”、“＝”)。

若只將反應(yīng)條件改為絕熱，平衡時(shí)NO的濃度將___________(填“增大”、“減小”、“不變”)

(3)前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)__________________.

(4)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)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中。

①請(qǐng)?jiān)谏媳砜崭裰刑钊胧Ｓ嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)。

②請(qǐng)?jiān)诮o出的坐標(biāo)圖中，參考實(shí)驗(yàn)I實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中NO濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線(xiàn)圖，畫(huà)出II、III條曲線(xiàn)圖，并標(biāo)明各條曲線(xiàn)的實(shí)驗(yàn)編號(hào)。

Answer 1

【答案】

(1)；

(2)<；增大

(3)1.875×10-4mol.L-1.s-1(或1.88×10-4mol.L-1.s-1)；

(4)①II：280 ；1.20×10-3；5.80×10-3 ；III：1.20×10-3；5.80×10-3

②

【解析】

試題分析：(1)根據(jù)2NO(g)+2CO (g)2CO2(g)+N2(g)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式K＝，故答案為：；

(2)該反應(yīng)的△S＜0，在此溫度下能夠自發(fā)進(jìn)行，則△G=△H-T△S＜0，說(shuō)明△H＜T△S ＜0，若只將反應(yīng)條件改為絕熱，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，容器內(nèi)氣體的溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，平衡時(shí)NO的濃度將增大，故答案為：<；增大；

(3)前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速度v(NO)==3.75×10-4mol/Ls：v(N2)：v(NO)=1：2得到v(N2)=1.875×10-4mol/Ls，故答案為：1.875×10-4mol/Ls；

(4)①因Ⅰ、Ⅱ比表面積不同，則應(yīng)控制溫度相同，所有濃度應(yīng)控制相同來(lái)驗(yàn)證催化劑比表面積對(duì)速率的影響；Ⅱ、Ⅲ比表面積相同，溫度不同，則所有濃度應(yīng)控制相同來(lái)驗(yàn)證反應(yīng)溫度對(duì)速率的影響，故答案為：II：280 ；1.20×10-3；5.80×10-3 ；III：1.20×10-3；5.80×10-3；

②因Ⅰ、Ⅱ溫度相同，催化劑對(duì)平衡移動(dòng)無(wú)影響，則平衡不移動(dòng)，但Ⅱ的速率大，則Ⅱ先達(dá)到化學(xué)平衡，Ⅱ、Ⅲ的比表面積相同，溫度不同，Ⅲ的溫度高反應(yīng)速率快，則Ⅲ先達(dá)到化學(xué)平衡，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，NO的平衡濃度大于Ⅱ，因此Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中NO濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線(xiàn)圖為，故答案為：。