Question

2013年初，全國(guó)各地多個(gè)城市都遭遇“十面霾伏”，造成“陰霾天”的主要根源之一是汽車(chē)尾氣和燃煤尾氣排放出來(lái)的固體小顆粒PM2.5．催化劑汽車(chē)尾氣凈化的主要原理為：2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g）．在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時(shí)，c（CO₂）隨溫度（T）、催化劑的表面積（S）和時(shí)間（t）的變化曲線如圖1所示．據(jù)此判斷：
（1）該反應(yīng)為

 

反應(yīng)（放熱、吸熱）；在T₂溫度下，0～2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率：υ（N₂）=

 

；
（2）當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時(shí)，增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率．若催化劑的表面積S₁＞S₂，在如圖中畫(huà)出c（CO₂）在T₁、S₂條件下達(dá)到平衡過(guò)程中的變化曲線．
（3）若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，下列示意圖2正確且能說(shuō)明反應(yīng)在進(jìn)行到t₁時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

（填代號(hào)）．（如圖中υ_正、K、n、w分別表示正反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、物質(zhì)的量和質(zhì)量）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,反應(yīng)速率的定量表示方法,化學(xué)平衡的影響因素,物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）根據(jù)到達(dá)平衡的時(shí)間判斷溫度高低，根據(jù)平衡時(shí)二氧化碳的濃度判斷溫度對(duì)平衡的影響；
由圖可知，T₂溫度平衡時(shí)，二氧化碳的濃度變化量為0.1mol/L，根據(jù)v=

△c

t

計(jì)算v（CO₂），再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（N₂）；
（2）接觸面積越大反應(yīng)速率越快，到達(dá)平衡的時(shí)間越短，催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂條件下達(dá)到平衡所用時(shí)間更長(zhǎng)，但催化劑不影響平衡移動(dòng)，平衡時(shí)二氧化碳的濃度與溫度T₁到達(dá)平衡時(shí)相同；
（3）A．到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化；
B．到達(dá)平衡后，溫度為定值，平衡常數(shù)不變，結(jié)合反應(yīng)熱判斷隨反應(yīng)進(jìn)行容器內(nèi)溫度變化，判斷溫度對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的影響；
C．t₁時(shí)刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，最后不再變化；
D．到達(dá)平衡后各組分的含量不發(fā)生變化．

解答： 解：（1）由圖1可知，溫度T₁先到達(dá)平衡，故溫度T₁＞T₂，溫度越高平衡時(shí)，二氧化碳的濃度越低，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
由圖可知，T₂溫度時(shí)2s到達(dá)平衡，平衡時(shí)二氧化碳的濃度變化量為0.1mol/L，故v（CO₂）=

0.1mol/L

2s

0.05mol/（L?s），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（N₂）=0.5v（CO₂）=0.5×0.05mol/（L?s）=0.025mol/（L?s），
故答案為：放熱；0.025mol/（L?s）；
（2）接觸面積越大反應(yīng)速率越快，到達(dá)平衡的時(shí)間越短，催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂條件下達(dá)到平衡所用時(shí)間更長(zhǎng)，但催化劑不影響平衡移動(dòng)，平衡時(shí)二氧化碳的濃度與溫度T₁到達(dá)平衡時(shí)相同，故c（CO₂）在T₁、S₂條件下達(dá)到平衡過(guò)程中的變化曲線為：，
故答案為：；
（3）A．到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化，t₁時(shí)刻V_正最大，之后隨反應(yīng)進(jìn)行速率發(fā)生變化，未到達(dá)平衡，故A錯(cuò)誤；
B．該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)減小，到達(dá)平衡后，溫度為定值，達(dá)最高，平衡常數(shù)不變，故B正確，
C、t₁時(shí)刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，t₁時(shí)刻未到達(dá)平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D、NO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為定值，t₁時(shí)刻處于平衡狀態(tài)，故D正確，
故答案為：BD．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡圖象、化學(xué)反應(yīng)速率、影響化學(xué)平衡的因素、平衡常數(shù)計(jì)算等，題目綜合性較大，較難，是對(duì)知識(shí)的綜合利用、注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握．