Question

超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。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+2CO2CO₂+N₂

为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO 浓度如下表：

请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）:

（1）写出该反应的平衡常数表达式K =______。

（2）前2s 内的平均反应速率v(CO₂)=________。

（3）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的△H___0(填写“>”、“<”、“=”)。

（4）假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是____

A．选用更有效的催化剂                B．升高反应体系的温度

C．降低反应体系的温度                D．缩小容器的体积

（5）在温度和体积保持不变的条件下，能够说明该反应达到平衡状态的标志是____

A．反应混合物各组分物质的量浓度相等

B． NO 、CO、CO₂、N₂分子数之比为2:2:2:1

C．混合气体的密度保持不变

D．单位时间内消耗lmolNO的同时，就有lmolCO生成

Answer

（1）K=；（2）3.75×10-4；（3）<；（4）C、D；（5）D

【解析】

试题分析：（1）化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时，个生成物浓度与各反应物浓度幂之积的比。所以根据平衡常数的定义式可知该反应的平衡常数表达式K =；（2）根据表格数据可知，在前2s 内的平均反应速率v(CO)=(3.60×10-3-2.85×10-3)mol/L÷2s=3.75×10-4mol/(L·s)，根据方程式可知:v(CO2)=v(VO)= 3.75×10-4mol/(L·s)；（3）由于该反应是体系混乱程度减小的反应，所以在上述条件下反应能够自发进行，则反应的△H<0；（4）A．由于催化剂不能使化学平衡发生移动，所以无论选用何种催化剂，平衡不发生移动，NO转化率不变，错误；B．由于该反应的正反应是放热反应，根据平衡移动原理：升高反应体系的温度，化学平衡向吸热是逆反应方向移动，所以NO转化率降低，错误；C． 由于该反应的正反应是放热反应，根据平衡移动原理：降低反应体系的温度，化学平衡向放热的正反应方向移动， NO转化率提高，正确；D．该反应的正反应是气体体积减小的反应，当反应达到平衡后，缩小容器的体积，使体系的压强增大，化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，所以NO转化率提高，正确。故可以通过NO转化率的是C、D；（5）A．反应混合物各组分物质的量浓度相等，反应可能处于平衡状态，也可能未处于平衡状态，这与反应条件及加入的物质的多少有关，错误；B． NO 、CO、CO2、N2分子数之比为2:2:2:1时，反应可能处于平衡状态，也可能未处于平衡状态，这与反应条件及加入的物质的多少有关，错误；C．由于温度和体积保持不变，反应前后气体的质量不变，所以在任何时刻都存在混合气体的密度保持不变，故不能据此判断反应处于平衡状态，错误；D．根据方程式中NO和CO的物质的量关系可知：在单位时间内消耗lmolNO的同时就会消耗1molCO，同时就有lmolCO生成，则CO的浓度不变，反应处于平衡状态，正确。

考点：考查化学反应速率的计算、平衡常数的表达、可逆反应平衡状态的判断、外界条件对平衡移动的影响的知识。