Question

氮的氧化物是大气污染物之一，用活性炭还原氮氧化物，可防止空气污染。向2L真空密闭容器中加入固体活性炭(无杂质，足量)和NO，在三种不同条件下发生反应C(s)+2NO(g) N₂(g)+CO₂(g)，NO物质的量变化如下表所示。

请回答下列问题：

（1）汽车尾气中常含有碳烟、CO、NO等有害物质，尾气中含有碳烟的主要原因是_______________。

（2）与实验1相比，实验2使用了效率更高的_______________。

（3）若实验1与实验3控制的条件仅仅是温度不同，则T₁℃_______________T₂℃(填“>”“＜”或“=”)。

（4）实验1中在0~10min内，以NO表示的该反应速率v(NO)=_______________mo1•L^-1•min^-1。

（5）下列描述中能说明反应C(s)+2NO(g) N₂(g)+CO₂(g)已达平衡的是_______________(填字母)。

A.v(N₂)_正=v(CO₂)_正

B.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化

C.容器中气体的密度不随时间而变化

D.容器中气体压强不随时间而变化

Answer

燃料燃烧不充分 催化剂 < 0.02 BC

【解析】

从燃料的成分以及产物的成分分析原因；分析表格中的数据，通过NO剩余越多、减少得越少，反应速率越慢，来比较反应速率的快慢，并比较实验1、实验2是否达到同种平衡状态，从而找出反应条件；实验1与实验3控制的条件仅仅是温度不同，比较实验1与实验3反应速率的快慢，确定T1℃和T2℃的相对大小；按定义计算实验1中在0~10min内的v(NO)；按化学平衡特征，判断C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)是否已达平衡；

(1)汽车燃料是化石燃料，若充分燃烧，碳元素被氧化为二氧化碳，不充分燃烧则有碳烟、CO等生产，尾气中含有碳烟的主要原因是燃料燃烧不充分；答案为：燃料燃烧不充分；

(2)由表知，与实验1相比，实验2反应速度更快，建立平衡所需的时间更短，但最终达到的是同一个平衡状态，因此使用了效率更高的催化剂；答案为：催化剂；

(3)若实验1与实验3控制的条件仅仅是温度不同，温度不同导致最终建立的不是同一个平衡，反应速率也不同，从数据看，实验3的反应速率更快，温度越高，反应速率越快，因此T1℃＜T2℃；答案为：<；

(4)实验1中在0~10min内，以NO表示的该反应速率；答案为：0.02；

(5)A. 化学反应达到平衡的时候，正、逆反应速率相等，v(N2)正=v(CO2)正不能说明反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)已达平衡，A错误；

B. 该反应中，气体的平均相对分子质量会随着反应变化，故容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化，即意味着各成分的量不再改变，能说明反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)已达平衡，B正确；

C. 该反应中，由于碳单质是固体，气体的密度会随着反应变化，故容器中气体的密度不随时间而变化，即意味着各成分的量不再改变，能说明反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)已达平衡，C正确；

D. 该反应中，由于碳单质是固体，气体的总物质的量、气体压强始终不变，则容器中气体压强不随时间而变化，不能说明反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)已达平衡，D错误；

答案为：BC。