Question

6．汽车尾气中的主要污染物是NO以及燃料不完全燃烧所产生的CO．为了减轻大气污染科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO₂和N₂，即 2NO+2CO?2CO₂+N₂．
为了测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率，t₁℃下，在一等容的密闭容器中，用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度如表（CO₂和N₂的起始浓度为0）．

时间 （s）	0	1	2	3	4	5
c（NO）  （×10-4，mol/L）	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c（CO）  （×10-3，mol/L）	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

回答下列问题：
（1）已知在上述反应中，反应物总能量大于生成物总能量，则正反应是放热反应（填“放热”或“吸热”）．
（2）前3s内的平均反应速率：υ（N₂）=1.42×10^-4mol/（L•s）．
（3）t₁℃时该反应的平衡常数表达式：K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$．
（4）假设在密闭容器中该反应达到平衡后，改变下列条件，能提高NO转化率的是cd（选填答案编号）．
a．选用更有效的催化剂             b．升高反应体系的温度
c．降低反应体系的温度          d．缩小容器的体积．

Answer 1

分析 （1）根据△G=△H-T•△S＜0能自发进行判断；
（2）计算出NO的反应速率，根据反应速率与化学计量数的关系可计算v（N₂），计算出平衡时各物质的浓度，可计算平衡常数；
（3）反应的平衡常数表达式：K=$\frac{生成物平衡浓度系数次幂之积}{反应物平衡浓度系数次幂之积}$；
（4）能提高NO转化率，应使平衡向正向移动，结合温度、浓度等外界条件对平衡移动的影响解答．

解答 解：（1）由反应能够自发进行，则△H-T△S＜0，由方程式可知△S＜0，则只有该反应的△H＜0时，即该反应一定是放热才有可能自发进行，
故答案为：放热；
（2）前3s内的平均反应速率v（N₂）=$\frac{1}{2}$v（N0）=$\frac{1}{2}$×$\frac{10.0×1{0}^{-4}mol/L-1.50×1{0}^{-4}mol/L}{3s}$=1.42×10^-4 mol•L^-1•S^-1，
（3）反应 2NO+2CO $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2CO₂ +N₂的K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$，故答案为：$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$；

（4）a．选用更有效的催化剂，不能使平衡发生移动，故错误；
b．升高反应体系的温度，因反应放热，则平衡逆向移动，转化率减小，故错误；
c．降低反应体系的温度，平衡正向移动，转化率增大，故正确；
d．缩小容器的体积，平衡正向移动，转化率增大，故正确，
故答案为：cd．

点评 本题考查较为综合，涉及盖斯定律的应用、平衡移动的影响以及相关计算，侧重于学生的分析能力、计算能力的考查，为高考常见题型，难度较大．