Question

碳單質在工業上有多種用途。例如焦炭可用來制取水煤氣、冶煉金屬，活性炭可處理大氣污染物NO。一定條件下，在2 L密閉容器中加入NO和活性炭（無雜質）反應生成氣體A和B。當溫度在T₁℃時，測得各物質平衡時物質的量如下表：

	活性炭 (mol)	NO (mol)	A (mol)	B (mol)
初始	2.030	0.100	0	0
平衡	2.000	0.040	0.030	0.030

在T₁℃時，達到平衡共耗時2分鐘，則NO的平均反應速率為           mol／(L·min)；當活性炭消耗0.015mol時，反應的時間           （填“大于”、“小于”或“等于”）1分鐘。

在T₁℃下反應達到平衡后，下列措施不能改變NO的轉化率的是         。

a．增大活性炭的量   b．增大壓強    c．升高溫度        d．移去部分B

結合上表數據，該反應的平衡常數表達式為                。（生成物A、B用相應的化學式表示）若T₁℃時的平衡常數為K₁，T₂℃時的平衡常數為K₂，且K₁>K₂，能否判斷該反應是吸熱反應還是放熱反應，說明理                                     。

 

Answer 1

【答案】

0.015mol／(L·min)，小于（3分）      a b（2分）（1分）   不能，無法確定T₁、T₂的相對高低。（或能，當T₁>T₂時，反應是吸熱反應，當T₁<T₂時，反應是放熱反應（2分）

【解析】

試題分析：（1）根據表中數據可知，平衡時消耗NO的物質的量是0.100mol－0.040mol＝0.060mol，所以其反應速率是 mol／(L·min)。平衡時消耗活性炭的物質的量是2.030mol－2.000mol＝0.030mol，由于隨著反應的進行。反應物的濃度逐漸減小，因此第一分鐘內的反應速率大于第二分鐘內的反應速率，所以當活性炭消耗0.015mol時，反應的時間小于1分鐘。

（2）碳是固體，改變固體的質量，不會改變平衡狀態，a不正確；根據表中的數據考查，該反應的方程式應該是C＋2NOA＋B，即反應前后體積不變，所以改變壓強不能改變平衡狀態，b不正確；升高溫度平衡狀態一定變化，移去部分B，則平衡向正反應方向移動，增大反應物的轉化率，即選項cd均可以改變反應物的轉化率，答案選ab。

（3）根據原子守恒可知，AB應該是氮氣和CO₂，又因為化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以該反應的平衡常數表達式是。由于無法確定T₁、T₂的相對高低，所以不能確定該反應是吸熱反應還是放熱反應。

考點：考查反應速率的計算、外界條件對平衡狀態的影響、平衡常數和反應熱的判斷

點評：該題是中等難度的試題，也是高考中的常見題型。試題在注重對基礎知識鞏固和訓練的圖示，側重對學生解題能力和培養，有利于培養學生的邏輯推理能力和發散思維能力，提高學生的學習效率和學習積極性。