Question

超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層．科學家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO₂和N₂，化學方程式如下：2NO+2CO 

催化劑

 2CO₂+N₂，為了測定在某種催化劑作用下的反應速率，在某溫度下用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如下表：請回答下列問題：

時間/s	0	1	2	3	4	5
c（NO）	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）	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）寫出該反應的平衡常數(shù)表達式K=

 

．
（2）前2s內(nèi)的平均反應速率v（N₂）=

 

．
（3）在上述條件下反應能夠自發(fā)進行，則反應的△H

 

0（填寫“＞”、“＜”、“=”）．
（4）假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應，達到平衡時下列措施能提高NO轉(zhuǎn)化率的是

 

．
A．選用更有效的催化劑                  B．升高反應體系的溫度
C．降低反應體系的溫度                 D．縮小容器的體積
（5）研究表明：在使用等質(zhì)量催化劑時，增大催化劑比表面積可提高化學反應速率．為了分別驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，某同學設(shè)計了三組實驗，部分實驗條件已經(jīng)填在下面實驗設(shè)計表中，請在表格中填入剩余的實驗條件數(shù)據(jù)．

實驗編號	T/℃	NO初始濃度 mol?L-1	CO初始濃度 mol?L-1	催化劑的比表面積 ㎡?g-1
Ⅰ	280	1.2×10-3	5.8×10-3	82
Ⅱ		1.2×10-3		124
Ⅲ	350			124

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（1）平衡常數(shù)是利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積得到表達式；
（2）根據(jù)化學反應速率的定義及2s內(nèi)濃度的變化量來計算解答，先計算一氧化氮的反應速率，結(jié)合反應速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比計算氮氣的反應速率；
（3）依據(jù)化學反應能量守恒來分析該反應吸熱放熱情況；
（4）能提高NO轉(zhuǎn)化率則化學平衡正向移動，利用影響化學平衡移動的因素來分析；
（5）根據(jù)實驗目的驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，則應保證濃度相同，然后相同溫度時比較催化劑比表面積，相同催化劑比表面積時比較溫度．

解答： 解：（1）化學方程式如下：2NO+2CO 

催化劑

 2CO₂+N₂，反應平衡常數(shù)K=

c(N2)c2(CO2)

c2(CO)c2(NO)

，故答案為；

c(N2)c2(CO2)

c2(CO)c2(NO)

；
（2）由表格中的數(shù)據(jù)可知2s內(nèi)NO濃度的變化量為：1.00×10^-3-2.50×10^-4=7.50×10^-4，
則υ（NO）=

7.5×10-4mol/L

2s

=3.75×10^-4mol?L^-1?s^-1
由化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比，則
υ（N₂）=

1

2

υ（NO）≈1.88×10^-4mol?L^-1?s^-1，
故答案為：1.88×10^-4mol?L^-1?s^-1；
（3）若1molNO和1molCO的總能量比1molCO₂和0.5molN₂的總能量大，該反應是放熱反應，△H＜0是放熱反應；
故答案是：＜；
（4）2NO+2CO?2CO₂+N₂反應中能提高NO轉(zhuǎn)化率，平衡應正向移動，但不能增加NO的物質(zhì)的量，
A．選用更有效的催化劑，只能改變反應速率，不能改變平衡，故A錯誤；
B．反應時放熱反應，升高反應體系的溫度，平衡逆向進行，一氧化氮轉(zhuǎn)化率減小，故B錯誤；
C．反應時放熱反應，降低反應體系的溫度，平衡正向進行，一氧化氮轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
D．縮小容器的體積，壓強增大，平衡向氣體體積見效的方向進行，平衡正向進行，一氧化氮轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；
故選CD；
（5）因Ⅰ、Ⅱ比表面積不同，則應控制溫度相同，所有濃度應控制相同來驗證催化劑比表面積對速率的影響；
Ⅱ、Ⅲ比表面積相同，溫度不同，則所有濃度應控制相同來驗證反應溫度對速率的影響；
故答案為：

實驗編號	T/℃	NO初始濃度 mol?L-1	CO初始濃度 mol?L-1	催化劑的比表面積 ㎡?g-1
Ⅰ			5.8×10-3	82
Ⅱ	280		5.80×10-3	124
Ⅲ		1.20×10-3	5.80×10-3	124

點評：本題綜合考查了反應速率、反應方向、化學平衡等知識，并注重考查了學生對實驗化學的設(shè)計思路，充分體現(xiàn)了新課程變化，同時又注重了對高考熱點的考查，本題難度中等．