Question

18．选择高效催化剂能使汽车尾气中NO、CO转化为N₂和CO₂，降低空气中污染性气体含量．
（1）图1表示其他条件不变时，反应2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）中，c（NO）随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线，已知催化剂表面积与化学反应速率成正比，不改变平衡体系中N₂的体积分数．其他条件相同时，温度不同，化学反应限度不同．
①T₁＜（填“＞”“＜”或“=”）T₂．
②在图象上画出温度为T₂，接触面积为S₂且S₂＜S₁的曲线．
（2）在2L恒容密闭容器中充入2molNO和2molCO．实验测得NO转化为N2的转化率φ（NO）随温度变化曲线如图2，所示．
①若反应进行10min时到达A点，计算0～10min内用N₂表示的化学反应速率c（N₂）==0.04mol/L•min．
②在A点对应的容器中，混合气体压强与起始时的混合气体压强之比为4：5．

Answer 1

分析 （1）根据到达平衡的时间，判断温度高低，再根据不同温度下到达平衡时NO的浓度高低，判断温度对平衡的影响，据此判断反应热效应；催化剂的表面积S₁＞S₂，则催化剂S₁到达平衡的时间比催化剂S₂短，催化剂不影响平衡移动，平衡时NO的浓度相同，据此作图；
（2）①若反应进行10min时到达A点，此时NO转化率为80%，则消耗NO物质的量=2mol×80%=1.6mol，依据化学方程式计算得到氮气生成物质的量为$\frac{1.6mol}{2}$=0.8mol，反应速率v=$\frac{△c}{△t}$；
②依据条件列出三行计算，气体压强之比等于化学方程式计量数之比；

解答 解：（1）①温度T₂到达平衡的时间短，反应速率快，故温度T₁＜T₂，
故答案为：＜；
②温度越高，平衡时NO的浓度越高，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，即△H＜0；催化剂的表面积S₁＞S₂，则催化剂S₁到达平衡的时间比催化剂S₂短，催化剂不影响平衡移动，平衡时NO的浓度相同，故c（NO） 在T₂、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线为：，
故答案为：；
（2）①若反应进行10min时到达A点，此时NO转化率为80%，则消耗NO物质的量=2mol×80%=1.6mol，依据化学方程式计算得到氮气生成物质的量为$\frac{1.6mol}{2}$=0.8mol，反应速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.8mol}{2L}}{10min}$=0.04mol/L•min，
故答案为：0.04mol/L•min；
②依据条件列出三行计算，
              2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
起始量（mol）  2        2        0        0
变化量（mol）  1.6      1.6      0.8      1.6
10min量（mol） 0.4     0.4       0.8      1.6
气体压强之比等于化学方程式计量数之比，
在A点对应的容器中，混合气体压强与起始时的混合气体压强之比=（0.4+0.4+0.8+1.6）：（2+2）=4：5，
故答案为：4：5．

点评 本题考查了图象变化的分析判断，主要是化学平衡影响因素分析、化学反应速率的计算应用，注意气体压强之比等于气体物质的量之比，题目难度中等．