Question

【題目】科學家正在研究利用催化技術將汽車尾氣中的NO和CO轉變成CO2和N2，化學方程式如下：2NO(g)+2CO (g)2CO2(g)+N2(g) △H.

為了測定在某種催化劑作用下的反應速度，某溫度下，在容積固體的容器內進行此反應，并用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如表：

請回答下列問題(均不考慮溫度變化對催化劑催化效率的影響)：

(1)在該反應的平衡常數的表達式K＝________________。

(2)該反應在此溫度下能夠自發(fā)進行，說明△H___________0(填寫“＞”、“＜”、“＝”)。

若只將反應條件改為絕熱，平衡時NO的濃度將___________(填“增大”、“減小”、“不變”)

(3)前2s內的平均反應速率v(N2)__________________.

(4)研究表明：在使用等質量催化劑時，增大催化劑比表面積可提高化學反應速率。為了分別驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經填在下面實驗設計表中。

①請在上表空格中填入剩余的實驗條件數據。

②請在給出的坐標圖中，參考實驗I實驗條件下混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖，畫出II、III條曲線圖，并標明各條曲線的實驗編號。

Answer 1

【答案】

(1)；

(2)<；增大

(3)1.875×10-4mol.L-1.s-1(或1.88×10-4mol.L-1.s-1)；

(4)①II：280 ；1.20×10-3；5.80×10-3 ；III：1.20×10-3；5.80×10-3

②

【解析】

試題分析：(1)根據2NO(g)+2CO (g)2CO2(g)+N2(g)，該反應的平衡常數的表達式K＝，故答案為：；

(2)該反應的△S＜0，在此溫度下能夠自發(fā)進行，則△G=△H-T△S＜0，說明△H＜T△S ＜0，若只將反應條件改為絕熱，隨著反應的進行，容器內氣體的溫度升高，平衡逆向移動，平衡時NO的濃度將增大，故答案為：<；增大；

(3)前2s內的平均反應速度v(NO)==3.75×10-4mol/Ls：v(N2)：v(NO)=1：2得到v(N2)=1.875×10-4mol/Ls，故答案為：1.875×10-4mol/Ls；

(4)①因Ⅰ、Ⅱ比表面積不同，則應控制溫度相同，所有濃度應控制相同來驗證催化劑比表面積對速率的影響；Ⅱ、Ⅲ比表面積相同，溫度不同，則所有濃度應控制相同來驗證反應溫度對速率的影響，故答案為：II：280 ；1.20×10-3；5.80×10-3 ；III：1.20×10-3；5.80×10-3；

②因Ⅰ、Ⅱ溫度相同，催化劑對平衡移動無影響，則平衡不移動，但Ⅱ的速率大，則Ⅱ先達到化學平衡，Ⅱ、Ⅲ的比表面積相同，溫度不同，Ⅲ的溫度高反應速率快，則Ⅲ先達到化學平衡，升高溫度，平衡逆向移動，NO的平衡濃度大于Ⅱ，因此Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ實驗條件下混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖為，故答案為：。