Question

19．实验表明，H₂可以还原氮的氧化物，如：2H₂（g）+2NO（g）?N₂（g）+2H₂O （g）．在四个相同的恒容密闭容器中，分别控制四种不同的条件使之发生上述反应，H2的起始浓度为1.5mol•L^-1，N₂（g、H₂O（g）的起始浓度均为0．实验测得NO的浓度随反应时间的变化如图所示（四种不同的柱状图代表四种不同条件下NO的浓度，其中实验2和实验3中NO的起始浓度在柱状图中均未画出，假设分别为c₁和c₂）．

（1）比较实验1与实验2达到平衡时的柱状图可推测，在实验2中NO的起始浓度c₁=（填“＞”“＜”或“=”）1mol•L^-1，实验2中隐含的条件是催化剂．
（2）在40-60min内实验1中NO的平均反应速率为v₁，实验3中NO的反应速率为v₃，则v₁ ＜ v₃，且c₂=1.0mol•L^-1．（填“＞”、“＜”或“=”）
（3）比较实验1和实验4，可推测该反应是放热（填“吸热”或“放热”）反应．

Answer 1

分析 （1）比较平衡时实验1和实验2中NO的浓度可判断出实验2中NO的初始浓度，达到平衡状态所需时间，结合影响化学反应速率的因素判断；
（2）实验1、3比较，温度相同，40～60min时，实验3、实验1都处于平衡状态，由于实验1、3是在相同温度下进行的反应，而平衡时实验3中NO的浓度高，所以实验3的起始浓度大于实验1的；
（3）图象中实验1和4的起始量相同，不同温度下达到平衡状态，实验4中NO浓度大于实验1，温度升高平衡向吸热反应方向进行；

解答 解：（1）根据实验1、2数据分析，温度相同，达平衡后NO的物质的量浓度相同，且N₂（g、H₂O（g）的起始浓度均为0，所以两组实验中NO的起始浓度相同为1.0mol•L^-1 ；温度相同，达平衡后NO的物质的量浓度相同，但达平衡时2组的时间较短，所以只能是加入催化剂，
故答案为：=；催化剂；
（3）实验1、3比较，温度相同，40～60min时，实验3、实验1都处于平衡状态，由于实验1、3是在相同温度下进行的反应，而平衡时实验3中NO的浓度高，所以实验3的起始浓度大于实验1的，c₃＞1.0mol•L^-1，反应速率大，v₁＜v₃，实验1、2达到相同平衡状态，c₂=1.0mol•L^-1，
故答案为＜；=；
（3）比较实验1和实验4，图象中实验1和4的起始量相同，不同温度下达到平衡状态，实验4中NO浓度大于实验1，说明温度升高平衡向吸热反应方向进行，2H₂（g）+2NO（g）?N₂（g）+2H₂O （g），升温平衡逆向进行，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，
故答案为：放热．

点评 本题考查了化学平衡化学反应速率的计算、平衡常数的计算及应用、影响反应速率及平衡移动的因素等知识点，题目难度中等，解题时注意基础知识的灵活运用．