问题 填空题

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)012345
c(NO)

(mol/L)

1.00×10-34.50×10-42.50×10-41.50×10-41.00×10-41.00×10-4
c(CO)

(mol/L)

3.60×10-33.05×10-32.85×10-32.75×10-32.70×10-32.70×10-3
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=______.

(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(N2)=υ(CO)       d.c(CO2)=c(CO)

(5)该温度下达到平衡时CO的转化率是______.

答案

(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%.

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