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)
2CO2(g)+N2(g).催化剂
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 |
(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=______.
(3)前2s内的平均反应速率v(N2)=______.
(4)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是______(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______.
(1)因该反应2NO(g)+2CO(g)
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,催化剂
故答案为:<;
(2)该反应的化学平衡常数表达式为K=
,故答案为:C(N2)C2(CO2) C2(CO)C2(NO)
;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)=
=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)=7.5×10-4mol/L 2s
υ(NO)=1.875×10-4mol•L-1•s-1,1 2
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
×100%=25%,0.9×10-3mol/L 3.60×10-3mol/L
故答案为:25%.