Question

4．“霾”是当今世界环境热点话题，目前宁夏境内的空气质量恶化原因之一是机动车尾气和燃煤产生的烟气，NO 和CO 气体均为汽车尾气的成分，这两种气体在催化转化器中发生如下反应：
2CO（g）+2NO（g）$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂（g）+2CO₂（g）△H=-a kJ•mol^-1．
（1）在一定温度下，将2.0mol NO、2.4mol气体CO通入到固定容积为2L的容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：
①0～15min N₂的平均速率v（N₂）=0.013mol/（L•min）．NO转化率为40%．
②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件可能是cd选填序号）．
a．缩小容器体积    b．增加CO的量     c．降低温度    d．扩大容器体积
③若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，化学平衡将向左移动（选填“向左”、“向右”或“不”），移动后在达到平衡时的平衡常数是$\frac{5}{36}$L/mol．

Answer 1

分析 ①根据v=$\frac{△c}{△t}$，转化率=$\frac{转化量}{起始量}$×100%进行计算；
②若改变反应条件，导致CO浓度减小，可以采用改变温度或容器容积的方法；
③根据平衡时浓度，结合平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积计算其平衡常数，再根据浓度商与化学平衡常数相对大小判断平衡移动方向．

解答 解：①0～15min△C（N₂）=0.2mol/L，故0～15min N₂的平均速率v（N₂）=$\frac{0.2mol/L}{15min}$≈0.013mol/（L•min），
△C（N₂）=0.2mol/L，则△C（NO）=2△C（N₂）=0.2×2=0.4mol/L，△n（NO）=0.4mol/L×2L=0.8mol，故NO的转化率=$\frac{0.8}{2}$×100%=40%；
故答案为：0.013mol/（L•min）；40%；
②a．缩小容器体积，压强增大，平衡向正反应方向移动，但CO浓度增大，故a错误；
b．增加CO的量，平衡向正反应方向移动，但CO的浓度增大，故a错误；     
c．降低温度，平衡向正反应方向移动，则CO的浓度减小，故c正确；   
d．扩大容器体积，压强减小，平衡向逆反应方向移动，但CO浓度减小，故d正确；
故答案为：cd；
③第一次平衡时c（N₂）=0.2mol/L，c（CO）=0.8mol/L，c（CO₂）=2c（N₂）=0.4mol/L，c（NO）=$\frac{2.0mol}{2}-0.2．mol×2$=0.6mol/L，
化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）．c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）．{c}^{2}（CO）}$=$\frac{0．{4}^{2}×0.2}{0．{6}^{2}×0．{8}^{2}}$=$\frac{5}{36}$L/mol，
若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，则c（CO）=0.8mol/L，c（CO₂）=0.4mol/L，c（N₂）=0.2mol/L+$\frac{0.4}{2}$mol/L=0.4mol/L，c（NO）=0.6mol/L+$\frac{0.4}{2}$mol/L=0.8mol/L，其浓度商Qc=$\frac{0．{4}^{2}×0.4}{0．{8}^{2}×0．{8}^{2}}$=$\frac{5}{32}$L/mol＞$\frac{5}{36}$L/mol，则平衡向左移动，温度不变，化学平衡常数不变，
故答案为：向左；$\frac{5}{36}$L/mol．

点评 本题考查化学反应速率的计算、化学平衡移动原理及化学平衡常数的计算，难度较大．要注意利用化学平衡常数与浓度商的关系确定反应方向．