Question

氮氧化物是空气的主要污染物，消除氮氧化物污染有多种方法。用催化技术可将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO₂和N₂，其反应为：2NO＋2CO2CO₂＋N₂，为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下测得不同时间的NO和CO浓度如下表：

时间（s）	0	2	4
c（NO） （ mol·L^－^1）	1.00×10^－^3	2.50×10^－^4	1.00×10^－^4
c（CO） （ mol·L^－^1）	3.60×10^－^3	c’	2.70×10^－^3

回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：

（1）前4s内的平均反应速率v（NO）＝              。c’＝              。

（2）当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。右图表示在其他条件不变时，上述反应中二氧化碳浓度随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线。

 

①该反应的ΔH     0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②若催化剂的表面积S₁＞S₂，在答题卡图中画出c（CO₂） 在T₂、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。

（3）在恒容的密闭容器中，上述反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是

A．                 B．                C．               D．

Answer

（1）2.25×10－4 mol/（L·s）   2.85×10－3 mol/L  （各2分，共4分）

（2）① ＜ （2分）

②（3分，①曲线画错不得分：注意起始点、变化趋势、拐点；②曲线正确但不标条件扣1分）          （3）  C （3分）

【解析】

试题分析：（1）根据表中数据可知，前4s内NO的浓度变化量＝1.00×10－3mol/L－1.00×10－4mol/L＝9.00×10－4mol/L，所以NO的平均反应速率v（NO）＝＝2.25×10－4 mol/（L·s）。前2s内NO浓度减少了1.00×10－3mol/L－2.50×10－4mol/L＝7.50×10－4mol/L。根据方程式可知，消耗CO的浓度＝7.50×10－4mol/L，所以此时CO的浓度＝3.60×10－3 mol/L－7.50×10－4mol/L＝2.85×10－3 mol/L。

（2）①根据图像可知，在固体催化剂的表面积不变的情况下，温度为T1的曲线首先达到平衡状态。温度高反应速率快，到达平衡的时间少。因此温度是T1＞T2。但温度高平衡时CO2的浓度降低，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此正方应是放热反应，即△H＜0。

②当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率，但催化剂不能改变平衡状态。所以若催化剂的表面积S1＞S2，则在温度为T2时，达到平衡的时间增加，但平衡状态不变，因此图像为。

（3）A、正方应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，A不正确；B、正方应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，CO的转化率降低，B不正确；C、平衡常数只与温度有关，增大NO的浓度，平衡向正反应方向移动，但平衡常数不变，C正确；D、增大生物物氮气的浓度，平衡向逆反应方向移动，NO的转化率降低，D不正确，答案选C。

考点：考查反应速率的计算、外界条件对平衡状态的影响以及图像识别