Question

碳单质在工业上有多种用途。例如焦炭可用来制取水煤气、冶炼金属，活性炭可处理大气污染物NO。一定条件下，在2 L密闭容器中加入NO和活性炭（无杂质）反应生成气体A和B。当温度在T₁℃时，测得各物质平衡时物质的量如下表：

	活性炭 (mol)	NO (mol)	A (mol)	B (mol)
初始	2.030	0.100	0	0
平衡	2.000	0.040	0.030	0.030

在T₁℃时，达到平衡共耗时2分钟，则NO的平均反应速率为           mol／(L·min)；当活性炭消耗0.015mol时，反应的时间           （填“大于”、“小于”或“等于”）1分钟。

在T₁℃下反应达到平衡后，下列措施不能改变NO的转化率的是         。

a．增大活性炭的量   b．增大压强    c．升高温度        d．移去部分B

结合上表数据，该反应的平衡常数表达式为                。（生成物A、B用相应的化学式表示）若T₁℃时的平衡常数为K₁，T₂℃时的平衡常数为K₂，且K₁>K₂，能否判断该反应是吸热反应还是放热反应，说明理                                     。

 

Answer 1

【答案】

0.015mol／(L·min)，小于（3分）      a b（2分）（1分）   不能，无法确定T₁、T₂的相对高低。（或能，当T₁>T₂时，反应是吸热反应，当T₁<T₂时，反应是放热反应（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据表中数据可知，平衡时消耗NO的物质的量是0.100mol－0.040mol＝0.060mol，所以其反应速率是 mol／(L·min)。平衡时消耗活性炭的物质的量是2.030mol－2.000mol＝0.030mol，由于随着反应的进行。反应物的浓度逐渐减小，因此第一分钟内的反应速率大于第二分钟内的反应速率，所以当活性炭消耗0.015mol时，反应的时间小于1分钟。

（2）碳是固体，改变固体的质量，不会改变平衡状态，a不正确；根据表中的数据考查，该反应的方程式应该是C＋2NOA＋B，即反应前后体积不变，所以改变压强不能改变平衡状态，b不正确；升高温度平衡状态一定变化，移去部分B，则平衡向正反应方向移动，增大反应物的转化率，即选项cd均可以改变反应物的转化率，答案选ab。

（3）根据原子守恒可知，AB应该是氮气和CO₂，又因为化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以该反应的平衡常数表达式是。由于无法确定T₁、T₂的相对高低，所以不能确定该反应是吸热反应还是放热反应。

考点：考查反应速率的计算、外界条件对平衡状态的影响、平衡常数和反应热的判断

点评：该题是中等难度的试题，也是高考中的常见题型。试题在注重对基础知识巩固和训练的图示，侧重对学生解题能力和培养，有利于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力，提高学生的学习效率和学习积极性。