Question

4．二氧化碳的捕捉和利用是我国能源领域的一个重要战略方向．用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）△H，在T₁℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下：

时间/min 浓度/（mol/L）	0	10	20	30	40	50
NO	2.0	1.16	0.80	0.80	0.96	0.96
N2	0	0.42	0.60	0.60	0.72	0.72
CO2	0	0.42	0.60	0.60	0.72	0.72

（1）根据图表数据分析T₁℃时，该反应在0-20min的平均反应速率v（N₂）=0.03mol•L^-1•min^-1；计算该反应的平衡常数K=0.56．
（2）30min后，只改变某一条件，根据上表的数据判断改变的条件可能是BC（双选）
A．加入合适的催化剂     B．适当缩小容器的体积
C．通入一定量的NO       D．加入一定量的活性炭
（3）若30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5：3：3，则达到新平衡时NO的转化率降低 （填“升高”或“降低”），△H＜0（填“＞”或“＜”）．

Answer 1

分析 （1）结合v=$\frac{△c}{△t}$计算0-20min的平均反应速率v（N₂），结合平衡浓度计算K，K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
（2）30min后，由表格中的数据可知，NO及生成物的浓度均增大，结合平衡移动分析；
（3）30min时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比=0.040：0.030：0.030=4：3：3，30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5：3：3，则平衡向逆反应方向移动，以此来解答．

解答 （1）①0.03；0.56（或9/16）（2）BC；（3）降低；＜；
解：（1）T₁℃时，该反应在0-20min的平均反应速率v（N₂）=$\frac{0.60mol/L}{20min}$=0.03mol•L^-1•min^-1；平衡浓度c（NO）=0.80mol/L，c（N₂）=0.6mol/L，c（CO₂）=0.60mol/L，C（s）+2NO（g）═N₂（g）+CO₂（g），平衡常数K=$\frac{0.6×0.6}{0．{8}^{2}}$=0.56，
故答案为：0.03；0.56；
（2）30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，图表数据分析可知一氧化氮，氮气，二氧化碳浓度都增大；
A．加入合适的催化剂，只能改变化学反应速率，不能改变平衡，浓度不变，故A不符合；
B．适当缩小容器的体积，反应前后是气体体积不变的反应，平衡不动，但物质浓度增大，符合要求，故B符合；
C．通入一定量的NO，反应正向进行，达到平衡后一氧化氮、氮气、二氧化碳浓度增大，故C符合；
D．加入一定量的活性炭是固体，对平衡无影响，故D不符合；
故答案为：BC；
（3）30min时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为0.040：0.030：0.030=4：3：3，30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5：3：3，则平衡向逆反应方向移动，可知逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，则△H＜0，平衡逆向移动，NO转化率降低，
故答案为：降低；＜．

点评 本题考查化学平衡计算及平衡移动，为高频考点，把握平衡浓度、K的计算、平衡移动为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意（3）为解答的难点，题目难度不大．