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生的CO．為了減輕大氣污染科學家正在研究利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉變成CO₂和N₂，即 2NO+2CO?2CO₂+N₂．
為了測定在某種催化劑作用下該反應的反應速率，t₁℃下，在一等容的密閉容器中，用氣體傳感器測得了不同時間的NO和CO的濃度如表（CO₂和N₂的起始濃度為0）．

時間 （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）已知在上述反應中，反應物總能量大于生成物總能量，則正反應是放熱反應（填“放熱”或“吸熱”）．
（2）前3s內的平均反應速率：υ（N₂）=1.42×10^-4mol/（L•s）．
（3）t₁℃時該反應的平衡常數表達式：K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$．
（4）假設在密閉容器中該反應達到平衡后，改變下列條件，能提高NO轉化率的是cd（選填答案編號）．
a．選用更有效的催化劑             b．升高反應體系的溫度
c．降低反應體系的溫度          d．縮小容器的體積．

Answer 1

分析 （1）根據△G=△H-T•△S＜0能自發進行判斷；
（2）計算出NO的反應速率，根據反應速率與化學計量數的關系可計算v（N₂），計算出平衡時各物質的濃度，可計算平衡常數；
（3）反應的平衡常數表達式：K=$\frac{生成物平衡濃度系數次冪之積}{反應物平衡濃度系數次冪之積}$；
（4）能提高NO轉化率，應使平衡向正向移動，結合溫度、濃度等外界條件對平衡移動的影響解答．

解答 解：（1）由反應能夠自發進行，則△H-T△S＜0，由方程式可知△S＜0，則只有該反應的△H＜0時，即該反應一定是放熱才有可能自發進行，
故答案為：放熱；
（2）前3s內的平均反應速率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 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，不能使平衡發生移動，故錯誤；
b．升高反應體系的溫度，因反應放熱，則平衡逆向移動，轉化率減小，故錯誤；
c．降低反應體系的溫度，平衡正向移動，轉化率增大，故正確；
d．縮小容器的體積，平衡正向移動，轉化率增大，故正確，
故答案為：cd．

點評 本題考查較為綜合，涉及蓋斯定律的應用、平衡移動的影響以及相關計算，側重于學生的分析能力、計算能力的考查，為高考常見題型，難度較大．