Question

科学家正在研究利用催化技术将汽车尾气中的NO和CO转变成CO₂和N₂，化学方程式如下：2NO(g)+2CO (g)2CO₂(g)+N₂(g)  △H.

为了测定在某种催化剂作用下的反应速度，某温度下，在容积固体的容器内进行此反应，并用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：

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)在该反应的平衡常数的表达式K＝________________。

(2)该反应在此温度下能够自发进行，说明△H___________0(填写“＞”、“＜”、“＝”)。

若只将反应条件改为绝热，平衡时NO的浓度将___________(填“增大”、“减小”、“不变”)

(3)前2s内的平均反应速率v(N₂)__________________.

(4)研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

①请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。

②请在给出的坐标图中，参考实验I实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图，画出II、III条曲线图，并标明各条曲线的实验编号。

Answer

(1)；

(2)<；增大

(3)1.875×10-4mol.L-1.s-1(或1.88×10-4mol.L-1.s-1)；

(4)①II：280 ；1.20×10-3；5.80×10-3 ；III：1.20×10-3；5.80×10-3

②

【解析】

试题分析：(1)根据2NO(g)+2CO (g)2CO2(g)+N2(g)，该反应的平衡常数的表达式K＝，故答案为：；

(2)该反应的△S＜0，在此温度下能够自发进行，则△G=△H-T△S＜0，说明△H＜T△S ＜0，若只将反应条件改为绝热，随着反应的进行，容器内气体的温度升高，平衡逆向移动，平衡时NO的浓度将增大，故答案为：<；增大；

(3)前2s内的平均反应速度v(NO)==3.75×10-4mol/L•s：v(N2)：v(NO)=1：2得到v(N2)=1.875×10-4mol/L•s，故答案为：1.875×10-4mol/L•s；

(4)①因Ⅰ、Ⅱ比表面积不同，则应控制温度相同，所有浓度应控制相同来验证催化剂比表面积对速率的影响；Ⅱ、Ⅲ比表面积相同，温度不同，则所有浓度应控制相同来验证反应温度对速率的影响，故答案为：II：280 ；1.20×10-3；5.80×10-3 ；III：1.20×10-3；5.80×10-3；

②因Ⅰ、Ⅱ温度相同，催化剂对平衡移动无影响，则平衡不移动，但Ⅱ的速率大，则Ⅱ先达到化学平衡，Ⅱ、Ⅲ的比表面积相同，温度不同，Ⅲ的温度高反应速率快，则Ⅲ先达到化学平衡，升高温度，平衡逆向移动，NO的平衡浓度大于Ⅱ，因此Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图为，故答案为：。

考点：考查了化学平衡的计算；化学反应速率的影响因素；探究温度、压强对化学反应速率的影响的相关知识。