题目内容

【题目】在2L密闭容器内,800℃时,加入一定量的NO、O2,发生如下反应:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ΔH< 0,反应过程中n(NO)随时间的变化如下表:

时间/s

0

10

20

30

40

50

n(NO)/mol

0. 20

0. 10

0.08

0.07

0.07

0.07

(1)计算该反应在20秒内用O2表示的反应速率v(O2)= ______________ ;

(2)写出该反应的平衡常数表达式____________。升高温度该反应平衡常数会_______(填“增大”“减小”或“不变”)

(3)下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是___________

(4)能使该反应的反应速率增大,且NO的平衡转化率也增大的是__________。

a.及时分离出NO2气体   b.适当升高温度

c.增大O2的浓度 d.选择高效催化剂

(5)已知:2NO(g)N2(g)+O2(g) K1=1×1030;2CO2(g)2CO(g)+O2(g)K2= 4×10-92。随着轿车进入家庭,汽车尾气(含碳氢化合物、一氧化碳、二氧化硫、一氧化氮等物质)污染成为备受关注的环境问题,某市政府要求全市新有汽车尾气处理装置完成改装,改装后的尾气处理装置主要是加了有效催化剂。请你根据以上有关数据回答:

①2NO(g)+2CO(g) N2(g)+ 2CO2(g) K=_____________

②仅使用催化剂_______(填“能”或“否”)消除NO、CO污染气体。

【答案】0.0015mol/(L·s) K= 减小 d c 2.5 ×10121 (mol/L)-1 能

【解析】

根据表中数据,反应在30s时达到平衡状态;

20s 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)

初:0.20

反:0.12 0.05 0.12

剩:0.08

(1)分析可知,20s时,消耗n(O2)=0.05mol,v(O2)== 0.0015mol/(L·s);

(2)平衡常数K=;ΔH< 0,正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则K减小;

(3)a.反应体系中各物质均为气体,且气体总质量不变,容积为恒容,则密度自始至终不变,示意图错误,a错误;

b.方程式中的焓变与反应的物质的量无关,与反应的计量数有关,无法判断是否达到平衡状态,b错误;

c.反应开始时,反应物的浓度最大,反应速率最大,随反应的进行反应物的浓度逐渐减小,反应速率减小,示意图错误,c错误;

d.随反应的进行, NO反应的量逐渐增大,转化率增大,当达到平衡状态时,NO的量不再增大,即达到平衡状态,d正确;

答案为d;

(4)a.及时分离出NO2气体,反应物的瞬时反应速率不变,与题意不符,a错误;

b.适当升高温度,反应速率加快,平衡逆向移动,NO的转化率降低,与题意不符,b错误;

c.增大O2的浓度,正反应速率加快,平衡正向移动,NO的转化率增大,符合题意,c正确;

d.选择高效催化剂,正逆反应速率均增大,平衡不移动,转化率不变,与题意不符,d错误;

答案为c;

(5)①K= ==2.5 ×10121 (mol/L)-1;

②K值越大,说明这个反应正向进行的程度越大,则仅用催化剂能消除NO、CO污染气体。

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