Question

工业上大量排放的NO_x、SO₂、CO₂都会污染环境， 如何治理环境和利用资源是科学研究中的重要课题。

(1)利用活性炭的还原性可处理汽车尾气， 发生如下反应： C(s)+2NO(g)N₂(g)+CO₂(g)  ΔH> 0,一定条件下，密闭容器中的有关物质的浓度时间的变化如表所示 ：

	0	10	20	30	40	50
NO	2.0	1.16	0.40	0.40	0.60	0.60
N2	0	0.42	a	b	1.20	1.20
CO2	0	0.42	a	b	1.20	1.20

①0~20min 内的平均反应速率 v(CO₂) = ________mol/ ( L• min ) 。

②30min 时只改变某一条件， 则可能的变化是 ________(填字母编号)。

a.升高温度   b. 降低温度    c. 再通入一定量的 NO  d.缩小容器的体积 e. 加入合适的催化剂   f. 增大容器体积

(2)焦炭催化还原二氧化硫的化学方程式 为 2C(s)+2SO₂ (g) S₂(g)+2CO₂(g)。一定压强下，向 IL 密闭容器中充入足量的焦炭和l molSO₂发生反应 ，测得SO₂的反应速率与S₂ ( g ) 的生成速率随温度变化的关系如图所示： A、B、C、D四点对应的状态中，达到平衡状态的有____ ( 填字母)。

(3)高温下碳可将难溶的重晶石转化为 BaS:

反应1:BaSO₄(s)+4C(s) 4CO(g)+BaS(s)ΔH=+57 l.2 kJ·moJ^-1

反应2:BaSO₄(s)+4C(g)4CO₂(g)+BaS(s)ΔH =-188 k.J·mol^-1。

①保持温度不变， 若t₂时刻将容器体积减小为一半，t₃时刻达到新的平衡， 请在下图继续画出t₂~ t₄区间 c ( CO ) 的变化曲线____。

② 科学家将大量排放的CO₂作为新碳源的研究引起国际关注， 以新型的二氧化钛为催化剂，可以将CO₂和CH₄直接转化成乙酸。催化剂的催化效率与乙酸的生成速率随温度的 变化关系如图所示。 250 ~300℃时， 温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是 ____。

 

Answer

0.04 cd C 温度在 250-300℃ 时，催化剂的催化效率降低， 乙酸生成速率下降

【解析】

(1)①0～20min内NO的浓度变化为：2.0mol/L−0.40mol/L＝1.60mol/L，则CO2的浓度增加：1.6mol/L×＝0.8mol/L，结合v＝，计算平均反应速率v(CO2)；

②30min计算出第二次达到平衡状态后平衡常数K＝＝4，与第一次平衡时相同，则不可能是改变温度，且在先平衡条件下，各物质的浓度都变为原先的1.5倍，据此结合化学平衡的影响因素分析；

(2)达到平衡状态时，反应物和生成物的生成速率之比等于其计量数之比；

(3) ①图1 中，t2时刻将容器体积减小为一半，此时刻容器中c(CO)浓度增大一倍，反应②平衡正向移动，c(CO)浓度降低，t3时刻达到新的平衡，c(CO)不变，但其浓度大于原来平衡浓度；

②根据温度对催化剂活性的影响；

(1)①0～20min内NO的浓度变化为：2.0mol/L−0.40mol/L＝1.60mol/L，则CO2的浓度增加：1.6mol/L×12＝0.8mol/L，其平均反应速率v(CO2)＝＝0.04mol•L−1•min−1；

故答案为：0.04；

②30min时改变某一条件后，在第二次达到平衡状态后平衡常数K＝＝4，20min后第一次达到平衡状态，该反应的平衡常数K＝＝4，与第一次平衡时相同，则不可能是改变温度，且在先平衡条件下，各物质的浓度都变为原先的1.5倍，则改变的条件只能在其它条件不变时将体积压缩到原来的或在其它条件不变时充入一定量的NO(为原起始NO的物质的量的0.5倍)，

故答案为：cd；

(2)①达到平衡状态时，SO2的生成速率与S2(g)的生成速率之比为2：1，根据图知，只有C点符合，

故答案为：C；

(3) ① 图1 中，t2时刻将容器体积减小为一半，此时刻容器中c(CO)浓度增大一倍，反应②平衡正向移动，c(CO)浓度降低，t3时刻达到新的平衡，c(CO)不变，但其浓度大于原来平衡浓度，其图象为；

故答案为：；

②温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低，所以温度升高而乙酸的生成速率降低；

故答案为：温度在250−300℃时，催化剂的催化效率降低，乙酸生成速率下降。