Question

【题目】在国庆70周年庆典上，空中飞过的歼击机编队让我们热血沸腾，其中有中国自主研制的最先进的歼20隐形超音速飞机。当超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层,，或许通过测定局部的臭氧浓度变化可使飞机不再“隐形”。因此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，化学方程式如下：2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) △H<0。请回答下列问题：

(1)该反应的平衡常数表达式为___________________________。

(2)假设在闭容器发生上述反应，达到平衡后采取下列选项的措施既能加快反应速率又能提高NO转化率的是_____________。

A.选用更有效的催化剂同时增加CO的量 B.升高反应体系的温度

C.及时加入碱石灰 D.缩小容器的体积

(3)研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的恒容密闭容器中，设计了三组实验，部分实验数据已经填在下面实验设计表中。

实验编号	T/℃	NO初始浓度/mol·L-1	NO平衡浓度/mol·L-1	催化剂的比表面积/m2·g-1
Ⅰ	280	0.3	0.1	82
Ⅱ	T1	c1	c2	124
Ⅲ	350	c3	c4	124

①在上述表格的实验条件数据中，T1=____________，c3=_____________。

②平衡时若保持温度T1℃不变，再向容器中充入CO和CO2各0.2mol，则平衡将_________移动(填“向左”“向右”或“不”)

③在给出的坐标图中，画出了上表中的I、Ⅱ、Ⅲ实验条件下建立平衡过程中，混合气体里NO浓度随时间变化的趋势曲线图，请说出B曲线对应的实验编号__________(填Ⅱ、Ⅲ)。

(4)在恒温恒容的密闭容器中通入n(NO)：n(CO)=1：3的混合气体，发生上述反应，下列图像正确且能说明反应在进行到t1时刻一定达到平衡状态的是__________(选填字母)。

Answer 1

【答案】K= A、D 280 0.3 向右 Ⅲ c、d

【解析】

（1）根据平衡常数的公式结合题给的反应写出平衡常数表达式；

（2）措能加快反应速率的外界条件：增大浓度、升高温度、增大气体的压强、使用催化剂等；提高NO转化率的方法：增大压强，降低温度、增大一氧化碳浓度等；据以上分析解答。

（3）①根据控制变量法，在进行比较时，其他量不变，让一个量发生变化进行分析；

②由三段式计算出平衡常数K；根据浓度商与K的关系确定反应进行的方向。

③催化剂不影响平衡的移动，改变反应的速率；

（4）根据反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分的浓度保持不变及由此衍生出的其它物理量进行分析。

（1）该反应的平衡常数表达式为K=。

（2）A.选用更有效的催化剂能加快反应速率，增大反应物的浓度，平衡正向移动，另一反应物的转化率提高，A项正确；

B.反应是个放热反应，升高体系的温度，平衡逆向移动，NO的转化率降低，B项错误；

C.碱石灰吸收二氧化碳，使产物二氧化碳浓度减小，并不能加快反应速率，C项错误；

D.缩小容器的体积，增大了压强，使反应速率加快，由于该反应正向是一个气体分子总数减小的反应，加压平衡正向移动，使一氧化NO转化率提高，D项正确；

答案选AD。

（3）①根据控制变量法，第Ⅰ组和第Ⅱ组比表面积不同，那温度就是相同的，所以T1是280℃，各组投放物料是一样的，故c3仍是0.3 mol·L-1。

②由三段式计算出平衡常数k：

，再向容器中充入CO和CO2各0.2mol，瞬间各物质的浓度：c(NO)=0.1 mol·L-1、C(CO)=0.2 mol·L-1、c(CO2)=0.3 mol·L-1、c(N2) =0.1mol·L-1。浓度商

Q<K，故平衡正向移动。

③催化剂表面积的改变并不能影响到达平衡时平衡浓度，能够影响平衡移动的，在该题中是温度，B曲线到达平衡时的浓度和另外两条不一样，所以B曲线对应的是350℃即Ⅲ组的实验。

（4）a.平衡常数只受温度影响而改变，只要温度没变，无论是否达到平衡，平衡常数都不会改变，故t1时刻不能判断是否达平衡，a项错误；

b.t1时刻CO2和NO物质的量相等，但t1时刻之后CO2、NO物质的量还在改变，故t1时刻没有达到平衡状态，b项错误；

c.起始通入n(NO)：n(CO)=1：3，二者反应按1：1进行转化，随反应进行比例关系发生变化，t1时刻起n(NO)：n(CO)不变了，则说明已达平衡，故c项正确；

d.转化率不变了，说明已达到平衡，d项正确；

答案选c、d。