Question

16．2015年初，霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū)，其中汽車尾氣是造成空氣污染的主要原因，汽車尾氣凈化的主要原理為：
2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$ 2CO₂（g）+N₂（g）．在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時(shí)，c（CO₂）隨溫度（T）、催化劑的表面積（S）和時(shí)間（t）的變化曲線如圖1所示．

（1）該反應(yīng)的△H＜0（選填“＞”、“＜”）．
（2）在T₂溫度下，0～2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N₂）=0.025mol/（L•s）．
（3）當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時(shí)，增大其表面即可提高化學(xué)反應(yīng)速率，若催化劑的表面積S₁＞S₂，在圖1中畫出c（CO₂）在T₁、S₂條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線．
（4）若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，圖2的示意圖正確且能說明反應(yīng)在t1時(shí)刻處于化學(xué)平衡狀態(tài)的是bd（填代號(hào)）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”知，T₁＞T₂，升高溫度二氧化碳含量降低，說明平衡逆向移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)；
（2）在T₂溫度下，0～2s內(nèi)，△c（CO₂）=（0.1-0）mol/L=0.1mol/L，根據(jù)方程式知，△c（N₂）=$\frac{1}{2}$△c（CO₂），v（N₂）=$\frac{△c}{△t}$；
（3）催化劑接觸面積越大反應(yīng)速率越快，能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，但二氧化碳轉(zhuǎn)化率不變．
（4）當(dāng)反應(yīng)前后改變的物理量不變時(shí)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)．

解答 解：（1）根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”知，T₁＞T₂，升高溫度二氧化碳含量降低，說明平衡逆向移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0，故答案為：＜；
（2）在T₂溫度下，0～2s內(nèi)，△c（CO₂）=（0.1-0）mol/L=0.1mol/L，根據(jù)方程式知，△c（N₂）=$\frac{1}{2}$△c（CO₂），v（N₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{1}{2}×0.1mol/L}{2s}$=0.025mol/（L•s），
故答案為：0.025mol/（L•s）；
（3）催化劑接觸面積越大反應(yīng)速率越快，能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，但二氧化碳轉(zhuǎn)化率不變，所以其圖象為，故答案為：．
（4）a、到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化，t₁時(shí)刻V_正最大，之后隨反應(yīng)進(jìn)行速率發(fā)生變化，未到達(dá)平衡，故a錯(cuò)誤；
b、該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)減小，到達(dá)平衡后，溫度為定值，達(dá)最高，平衡常數(shù)不變，為最小，圖象與實(shí)際符合，故b正確；
c、t₁時(shí)刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，t₁時(shí)刻未到達(dá)平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；
d、NO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為定值，t₁時(shí)刻處于平衡狀態(tài)，故d正確，
故答案為：bd．

點(diǎn)評(píng) 本題考查圖象分析及化學(xué)平衡常數(shù)的判斷，為高頻考點(diǎn)，明確外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡影響原理是解本題關(guān)鍵，注意：只有反應(yīng)前后改變的物理量才能作為平衡狀態(tài)判斷依據(jù)，易錯(cuò)點(diǎn)是（4）a，題目難度不大．