Question

4．“霾”是當今世界環(huán)境熱點話題，目前寧夏境內(nèi)的空氣質(zhì)量惡化原因之一是機動車尾氣和燃煤產(chǎn)生的煙氣，NO 和CO 氣體均為汽車尾氣的成分，這兩種氣體在催化轉(zhuǎn)化器中發(fā)生如下反應(yīng)：
2CO（g）+2NO（g）$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂（g）+2CO₂（g）△H=-a kJ•mol^-1．
（1）在一定溫度下，將2.0mol NO、2.4mol氣體CO通入到固定容積為2L的容器中，反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的濃度變化如圖所示：
①0～15min N₂的平均速率v（N₂）=0.013mol/（L•min）．NO轉(zhuǎn)化率為40%．
②20min時，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致CO濃度減小，則改變的條件可能是cd選填序號）．
a．縮小容器體積    b．增加CO的量     c．降低溫度    d．擴大容器體積
③若保持反應(yīng)體系的溫度不變，20min時再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，化學平衡將向左移動（選填“向左”、“向右”或“不”），移動后在達到平衡時的平衡常數(shù)是$\frac{5}{36}$L/mol．

Answer 1

分析 ①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$，轉(zhuǎn)化率=$\frac{轉(zhuǎn)化量}{起始量}$×100%進行計算；
②若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致CO濃度減小，可以采用改變溫度或容器容積的方法；
③根據(jù)平衡時濃度，結(jié)合平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積計算其平衡常數(shù)，再根據(jù)濃度商與化學平衡常數(shù)相對大小判斷平衡移動方向．

解答 解：①0～15min△C（N₂）=0.2mol/L，故0～15min N₂的平均速率v（N₂）=$\frac{0.2mol/L}{15min}$≈0.013mol/（L•min），
△C（N₂）=0.2mol/L，則△C（NO）=2△C（N₂）=0.2×2=0.4mol/L，△n（NO）=0.4mol/L×2L=0.8mol，故NO的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.8}{2}$×100%=40%；
故答案為：0.013mol/（L•min）；40%；
②a．縮小容器體積，壓強增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，但CO濃度增大，故a錯誤；
b．增加CO的量，平衡向正反應(yīng)方向移動，但CO的濃度增大，故a錯誤；     
c．降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，則CO的濃度減小，故c正確；   
d．擴大容器體積，壓強減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，但CO濃度減小，故d正確；
故答案為：cd；
③第一次平衡時c（N₂）=0.2mol/L，c（CO）=0.8mol/L，c（CO₂）=2c（N₂）=0.4mol/L，c（NO）=$\frac{2.0mol}{2}-0.2．mol×2$=0.6mol/L，
化學平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）．c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）．{c}^{2}（CO）}$=$\frac{0．{4}^{2}×0.2}{0．{6}^{2}×0．{8}^{2}}$=$\frac{5}{36}$L/mol，
若保持反應(yīng)體系的溫度不變，20min時再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，則c（CO）=0.8mol/L，c（CO₂）=0.4mol/L，c（N₂）=0.2mol/L+$\frac{0.4}{2}$mol/L=0.4mol/L，c（NO）=0.6mol/L+$\frac{0.4}{2}$mol/L=0.8mol/L，其濃度商Qc=$\frac{0．{4}^{2}×0.4}{0．{8}^{2}×0．{8}^{2}}$=$\frac{5}{32}$L/mol＞$\frac{5}{36}$L/mol，則平衡向左移動，溫度不變，化學平衡常數(shù)不變，
故答案為：向左；$\frac{5}{36}$L/mol．

點評 本題考查化學反應(yīng)速率的計算、化學平衡移動原理及化學平衡常數(shù)的計算，難度較大．要注意利用化學平衡常數(shù)與濃度商的關(guān)系確定反應(yīng)方向．