Question

氮氧化物是空氣的主要污染物，消除氮氧化物污染有多種方法。用催化技術可將超音速飛機尾氣中的NO和CO轉變成CO₂和N₂，其反應為：2NO＋2CO2CO₂＋N₂，為了測定在某種催化劑作用下的反應速率，在某溫度下測得不同時間的NO和CO濃度如下表：

時間（s）	0	2	4
c（NO） （ mol·L－1）	1.00×10－3	2.50×10－4	1.00×10－4
c（CO） （ mol·L－1）	3.60×10－3	c’	2.70×10－3

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）前4s內的平均反應速率v（NO）＝             。c’＝             。
（2）當質量一定時，增大固體催化劑的表面積可提高化學反應速率。右圖表示在其他條件不變時，上述反應中二氧化碳濃度隨溫度（T）、催化劑表面積（S）和時間（t）的變化曲線。

①該反應的ΔH    0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
②若催化劑的表面積S₁＞S₂，在答題卡圖中畫出c（CO₂） 在T₂、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線。
（3）在恒容的密閉容器中，上述反應達到平衡后，改變某一條件，下列示意圖正確的是

A．                 B．                C．               D．

Answer 1

（1）2.25×10^－4 mol/（L·s）   2.85×10^－3 mol/L （各2分，共4分）
（2）① ＜ （2分）
②（3分，①曲線畫錯不得分：注意起始點、變化趨勢、拐點；②曲線正確但不標條件扣1分）         （3）  C （3分）

解析試題分析：（1）根據表中數據可知，前4s內NO的濃度變化量＝1.00×10^－3mol/L－1.00×10^－4mol/L＝9.00×10^－4mol/L，所以NO的平均反應速率v（NO）＝＝2.25×10^－4 mol/（L·s）。前2s內NO濃度減少了1.00×10^－3mol/L－2.50×10^－4mol/L＝7.50×10^－4mol/L。根據方程式可知，消耗CO的濃度＝7.50×10^－4mol/L，所以此時CO的濃度＝3.60×10^－3 mol/L－7.50×10^－4mol/L＝2.85×10^－3 mol/L。
（2）①根據圖像可知，在固體催化劑的表面積不變的情況下，溫度為T₁的曲線首先達到平衡狀態。溫度高反應速率快，到達平衡的時間少。因此溫度是T₁＞T₂。但溫度高平衡時CO₂的濃度降低，這說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，因此正方應是放熱反應，即△H＜0。
②當質量一定時，增大固體催化劑的表面積可提高化學反應速率，但催化劑不能改變平衡狀態。所以若催化劑的表面積S₁＞S₂，則在溫度為T₂時，達到平衡的時間增加，但平衡狀態不變，因此圖像為。
（3）A、正方應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，A不正確；B、正方應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，CO的轉化率降低，B不正確；C、平衡常數只與溫度有關，增大NO的濃度，平衡向正反應方向移動，但平衡常數不變，C正確；D、增大生物物氮氣的濃度，平衡向逆反應方向移動，NO的轉化率降低，D不正確，答案選C。
考點：考查反應速率的計算、外界條件對平衡狀態的影響以及圖像識別