Question

2013年初，全國各地多個城市都遭遇“十面霾伏”，造成“陰霾天”的主要根源之一是汽車尾氣和燃煤尾氣排放出來的固體小顆粒PM2.5．催化劑汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g）．在密閉容器中發(fā)生該反應時，c（CO₂）隨溫度（T）、催化劑的表面積（S）和時間（t）的變化曲線如圖1所示．據此判斷：
（1）該反應為

 

反應（放熱、吸熱）；在T₂溫度下，0～2s內的平均反應速率：υ（N₂）=

 

；
（2）當固體催化劑的質量一定時，增大其表面積可提高化學反應速率．若催化劑的表面積S₁＞S₂，在如圖中畫出c（CO₂）在T₁、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線．
（3）若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖2正確且能說明反應在進行到t₁時刻達到平衡狀態(tài)的是

 

（填代號）．（如圖中υ_正、K、n、w分別表示正反應速率、平衡常數、物質的量和質量）

Answer 1

考點：化學平衡狀態(tài)的判斷,反應速率的定量表示方法,化學平衡的影響因素,物質的量或濃度隨時間的變化曲線

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）根據到達平衡的時間判斷溫度高低，根據平衡時二氧化碳的濃度判斷溫度對平衡的影響；
由圖可知，T₂溫度平衡時，二氧化碳的濃度變化量為0.1mol/L，根據v=

△c

t

計算v（CO₂），再根據速率之比等于化學計量數之比計算v（N₂）；
（2）接觸面積越大反應速率越快，到達平衡的時間越短，催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂條件下達到平衡所用時間更長，但催化劑不影響平衡移動，平衡時二氧化碳的濃度與溫度T₁到達平衡時相同；
（3）A．到達平衡后正、逆速率相等，不再變化；
B．到達平衡后，溫度為定值，平衡常數不變，結合反應熱判斷隨反應進行容器內溫度變化，判斷溫度對化學平衡常數的影響；
C．t₁時刻后二氧化碳、NO的物質的量發(fā)生變化，最后不再變化；
D．到達平衡后各組分的含量不發(fā)生變化．

解答： 解：（1）由圖1可知，溫度T₁先到達平衡，故溫度T₁＞T₂，溫度越高平衡時，二氧化碳的濃度越低，說明升高溫度平衡向逆反應移動，故正反應為放熱反應，
由圖可知，T₂溫度時2s到達平衡，平衡時二氧化碳的濃度變化量為0.1mol/L，故v（CO₂）=

0.1mol/L

2s

0.05mol/（L?s），速率之比等于化學計量數之比，故v（N₂）=0.5v（CO₂）=0.5×0.05mol/（L?s）=0.025mol/（L?s），
故答案為：放熱；0.025mol/（L?s）；
（2）接觸面積越大反應速率越快，到達平衡的時間越短，催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂條件下達到平衡所用時間更長，但催化劑不影響平衡移動，平衡時二氧化碳的濃度與溫度T₁到達平衡時相同，故c（CO₂）在T₁、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線為：，
故答案為：；
（3）A．到達平衡后正、逆速率相等，不再變化，t₁時刻V_正最大，之后隨反應進行速率發(fā)生變化，未到達平衡，故A錯誤；
B．該反應正反應為放熱反應，隨反應進行溫度升高，化學平衡常數減小，到達平衡后，溫度為定值，達最高，平衡常數不變，故B正確，
C、t₁時刻后二氧化碳、NO的物質的量發(fā)生變化，t₁時刻未到達平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D、NO的質量分數為定值，t₁時刻處于平衡狀態(tài)，故D正確，
故答案為：BD．

點評：本題考查化學平衡圖象、化學反應速率、影響化學平衡的因素、平衡常數計算等，題目綜合性較大，較難，是對知識的綜合利用、注意基礎知識的理解掌握．