Question

为了净化汽车尾气，目前工业上采用CO与NO在催化剂的作用下反应转化为无害气体的工艺：2CO(g) + 2NO(g)⇌2CO₂(g) +N₂(g)。某实验小组在实验室进行模拟实验，250℃条件下，在5 L恒容密闭容器内通入等物质的量的CO和NO，测得n(CO)随时间的变化情况如表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
n(CO)/mol	0.40	0.35	0.31	0.30	0. 30	0.30

回答下列问题：

(1)0~2 s内用N₂表示的反应速率是________。

(2)平衡时CO₂的物质的量浓度为________。

(3)能说明反应已达到平衡状态的是________(填标号)。

A.n(CO₂)=n(NO) B. n(CO₂)=n(CO) C._逆(CO)=_正(CO)

Answer

0.0045 mol/(L·s) 0.02 mol/L C

【解析】

根据题中所给信息和相关概念，可计算反应速率和平衡浓度；根据化学平衡概念可判断平衡状态；据此解答。

（1）在5 L恒容密闭容器内通入等物质的量的CO和NO，测得n(CO)随时间的变化情况如表可知，0~2 s内CO的物质的量减小了n(CO)=0.4mol-0.31mol=0.09mol，由2CO(g) + 2NO(g)⇌2CO2(g) +N2(g)可知，在0~2 s内N2的物质的量增加了n(N2)=0.09mol×=0.045mol，则反应速率为v(N2)==0.0045mol·L-1·s-1；答案为0.0045mol·L-1·s-1。

（2）由表中数据可知，3s后CO的量不再改变，即达到平衡状态，则平衡时CO减小的物质的量n(CO)=0.4mol-0.3mol=0.1mol，由2CO(g) + 2NO(g)⇌2CO2(g) +N2(g)可知，生成的CO2的物质的量n(CO2)=0.1mol，浓度为c(CO2)==0.02mol/L；答案为0.02mol/L。

（3）由化学平衡的概念可知，达到平衡状态时，正逆反应速率相等，且各物质的浓度不变，则

A．n(CO2)=n(NO)不一定是平衡状态，故A不选；

B．n(CO2)= n(CO) 不一定是平衡状态，故B不选；

C．v逆(CO)=v正(CO)，正、逆反应速率相等，反应已经达到平衡状态，故C选；

答案为C。