Question

6．汽車尾氣中的主要污染物是NO以及燃料不完全燃燒所產(chǎn)生的CO．為了減輕大氣污染科學(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，即 2NO+2CO?2CO₂+N₂．
為了測定在某種催化劑作用下該反應(yīng)的反應(yīng)速率，t₁℃下，在一等容的密閉容器中，用氣體傳感器測得了不同時(shí)間的NO和CO的濃度如表（CO₂和N₂的起始濃度為0）．

時(shí)間 （s）	0	1	2	3	4	5
c（NO）  （×10-4，mol/L）	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c（CO）  （×10-3，mol/L）	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

回答下列問題：
（1）已知在上述反應(yīng)中，反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）．
（2）前3s內(nèi)的平均反應(yīng)速率：υ（N₂）=1.42×10^-4mol/（L•s）．
（3）t₁℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$．
（4）假設(shè)在密閉容器中該反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變下列條件，能提高NO轉(zhuǎn)化率的是cd（選填答案編號(hào)）．
a．選用更有效的催化劑             b．升高反應(yīng)體系的溫度
c．降低反應(yīng)體系的溫度          d．縮小容器的體積．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)△G=△H-T•△S＜0能自發(fā)進(jìn)行判斷；
（2）計(jì)算出NO的反應(yīng)速率，根據(jù)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系可計(jì)算v（N₂），計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，可計(jì)算平衡常數(shù)；
（3）反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：K=$\frac{生成物平衡濃度系數(shù)次冪之積}{反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次冪之積}$；
（4）能提高NO轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正向移動(dòng)，結(jié)合溫度、濃度等外界條件對平衡移動(dòng)的影響解答．

解答 解：（1）由反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則△H-T△S＜0，由方程式可知△S＜0，則只有該反應(yīng)的△H＜0時(shí)，即該反應(yīng)一定是放熱才有可能自發(fā)進(jìn)行，
故答案為：放熱；
（2）前3s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N₂）=$\frac{1}{2}$v（N0）=$\frac{1}{2}$×$\frac{10.0×1{0}^{-4}mol/L-1.50×1{0}^{-4}mol/L}{3s}$=1.42×10^-4 mol•L^-1•S^-1，
（3）反應(yīng) 2NO+2CO $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂ +N₂的K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$，故答案為：$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$；

（4）a．選用更有效的催化劑，不能使平衡發(fā)生移動(dòng)，故錯(cuò)誤；
b．升高反應(yīng)體系的溫度，因反應(yīng)放熱，則平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，故錯(cuò)誤；
c．降低反應(yīng)體系的溫度，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，故正確；
d．縮小容器的體積，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，故正確，
故答案為：cd．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及蓋斯定律的應(yīng)用、平衡移動(dòng)的影響以及相關(guān)計(jì)算，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、計(jì)算能力的考查，為高考常見題型，難度較大．