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，其反应为：2NO（g）+2CO（g）

催化剂

2CO₂（g）+N₂（g）．
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密闭容器中不同时间的NO和CO浓度如表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
c（NO） （mol/L）	1.00×10-3	4.50×10-4	2.50×10-4	1.50×10-4	1.00×10-4	1.00×10-4
c（CO） （mol/L）	3.60×10-3	3.05×10-3	2.85×10-3	2.75×10-3	2.70×10-3	2.70×10-3

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）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的△H

＜

0（填写“＞”、“＜”、“=”）．
（2）该反应的化学平衡常数表达式为K=

C(N2)C2(CO2)

C2(CO)C2(NO)

．
（3）前2s内的平均反应速率v（N₂）=

1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1

．
（4）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是

ab

（多选扣分）．
a．容器中压强不变             b．混合气体中 c（CO）不变
c．υ_正（N₂）=υ_逆（CO）       d．c（CO₂）=c（CO）
（5）该温度下达到平衡时CO的转化率是

25%

．

Answer 1

分析：（1）根据反应能够自发进行，则△H-T△S＜0来分析该反应的焓变；
（2）根据化学平衡常数的概念来解答；
（3）根据化学反应速率V=

△C

△t

来计算解答；
（4）当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，据此解答，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（5）由表中数据可知，实验4min到达平衡，平衡时CO的物质的量浓度变化量为3.60×10^-3mol/L-2.70×10^-3mol/L=0.9×10^-3mol/L，结合转化率定义计算；

解答：解：（1）因该反应2NO（g）+2CO（g）

催化剂

2CO₂（g）+N₂（g）中气体减少，△S＜0，由反应能够自发进行，则△H-T△S＜0，即该反应一定是放热才有可能自发进行，放热反应中△H＜0，
故答案为：＜；
（2）该反应的化学平衡常数表达式为K=

C(N2)C2(CO2)

C2(CO)C2(NO)

，故答案为：

C(N2)C2(CO2)

C2(CO)C2(NO)

；
（3）由表格中的数据可知2s内NO浓度的变化量为1.00×10^-3-2.50×10^-4=7.50×10^-4，则υ（NO）=

7.5×10-4mol/L

2s

=3.75×10^-4mol?L^-1?s^-1；由化学反应速率之比等于化学计量数之比，则υ（N₂）=

1

2

υ（NO）=1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1，
故答案为：1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1；
（4）a．随反应进行气体的物质的量增大，压强增大，容器中压强不变，说明到达平衡状态，故a正确；
b．反应达到平衡状态时，各物质的浓度不变，混合气体中c（CO）不变说明到达平衡状态，故b正确；
c．因不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比，才能说明到达平衡状态，故c错误；
d．反应始终按CO与氢气物质的量之比为1：1进行，c（H₂）=c（CO）不能说明到达平衡，故d错误；
故答案为；ab；
（5）平衡时CO的物质的量浓度变化量为3.60×10^-3mol/L-2.70×10^-3mol/L=0.9×10^-3mol/L，CO的转化率为

0.9×10-3mol/L

3.60×10-3mol/L

×100%=25%，
故答案为：25%．

点评：本题主要考查反应速率、反应方向、化学平衡判断、转化率的计算等知识，难度不大，根据所学知识即可完成．