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化器中發生如下反應：2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2CO₂（g）+N₂（g）△H=a kJ•mol^-1．隨著溫度的升高，催化轉化器的效率降低．
回答下列問題：
（1）上述反應中a＜0（填“大于”、“小于”或“等于”）一定溫度T₁時，將2.0mol NO、2.4mol CO氣體通入到固定容積為2L的密閉容器中，反應過程中部分物質的濃度變化如圖所示，在0～15min時段，反應速率v（CO₂）為0.0267mol•L^-1•min^-1．
（2）20min時，改變反應溫度為T₂，導致c（CO）以每分鐘0.010mol•L^-1的平均速率降低，經10min后又達到新的平衡，則：T₂＜T₁（填“大于”、“小于”或“等于”）．判斷理由是改變反應溫度，CO的濃度減小，平衡向正反應方向移動，正反應為放熱反應，故降低溫度，此時反應的平衡常數K₁為0.139；
（3）若保持反應體系溫度T₂不變，當達到平衡后再向容器中充入NO，N₂各0.2mol，化學平衡將向正反應移動（填“向正反應”、“向逆反應”或“不”），判斷理由是保持反應體系溫度T₂不變，當達到平衡后再向容器中充入NO，N₂各0.2mol，$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$值小于平衡常數，故平衡向正反應方向移動．

Answer 1

分析 （1）隨著溫度的升高，催化轉化器的效率降低．說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，則正反應為放熱反應；
根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（N₂），再根據速率之比等于化學計量數之比計算v（CO₂）；
（2）改變反應溫度，CO的濃度減小，說明平衡向正反應方向移動；
平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$；
（3）根據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關系，進而判斷平衡移動方向．

解答 解：（1）隨著溫度的升高，催化轉化器的效率降低．說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，則正反應為放熱反應，即a＜0；
0～15min內△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）改變反應溫度，CO的濃度減小，平衡向正反應方向移動，正反應為放熱反應，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：＜，改變反應溫度，CO的濃度減小，平衡向正反應方向移動，正反應為放熱反應，故降低溫度；0.139；
（3）保持反應體系溫度T₂不變，當達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，故平衡向正反應方向移動，
故答案為：向正反應；保持反應體系溫度T₂不變，當達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，故平衡向正反應方向移動．

點評 本題考查化學平衡影響因素、反應速率計算、化學平衡常數計算及應用、物質的量濃度與時間圖象，注意理解平衡常數的應用．