Question

（2011?上海模擬）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將尾氣中的NO和CO轉變成CO₂和N₂，化學方程式如下：
2NO+2CO

催化劑  .

2CO₂+N₂+Q
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濃度如表：

時間	0	1	2	4	4	5
c（NO）（×10-4mol?L-1）	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c（NO）（×10-3mol?L-1）	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

請回答下列問題（均不考慮溫度變化對催化劑催化效率的影響）：
（1）在上述條件下反應能夠自發(fā)進行，則反應的Q

＞

0〔填寫“＞”、“＜”、“=”〕
（2）前2s內的平均反應速率v （N₂）=

1.88×10^-4 mol/（L?s）

．
（3）在該溫度下，反應的平衡常數(shù)K=

5000

．（只寫出計算結果）
（4）假設在密閉容器中發(fā)生上述反應，達到平衡時下列措施能提高NO轉化率的是

C、D

．
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，某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經填在下面實驗設計表中．

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/m2?g-1
Ⅰ	280	1.20×10-3	5.80×10-3	82
Ⅱ	280	1.20×10-3	5.80×10-3	124
Ⅲ	350	1.20×10-3	5.80×10-3	124

請在給出的坐標圖中，畫出上表中的三個實驗條件下混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖，并標明各條曲線的實驗編號．

Answer 1

分析：（1）反應能夠自發(fā)進行，利用△H-T△S＜0來分析該反應吸熱放熱情況；
（2）根據(jù)化學反應速率的定義及2s內濃度的變化量來計算解答；
（3）根據(jù)該溫度下達化學平衡時各物質平衡時濃度及化學平衡常數(shù)的概念來計算；
（4）能提高NO轉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）利用影響化學反應速率及化學平衡的因素來分析、完成三個實驗條件下混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖．

解答：解：（1）由反應能夠自發(fā)進行，則△H-T△S＜0，即該反應一定是放熱才有可能自發(fā)進行，Q＞0是放熱反應，
故答案是：＞；
（2）由表格中的數(shù)據(jù)可知2s內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-1

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）由表格中的數(shù)據(jù)可知到4s時達到化學平衡，則
2NO+2CO

催化劑  .

2CO₂+N₂，
開始1.00×10^-3 3.60×10^-3 0 0
轉化9×10^-4 9×10^-4 9×10^-4 4.50×10^-4
平衡1.00×10^-4 2.70×10^-3 9×10^-4 4.50×10^-4
則 K=

(4.50×10-4)?(9×10-4)2

(1.00×10-4)?(2.7×10-3)2

=5000，
故答案為：5000；
（4）由化學反應及提高NO轉化率可知，應使化學平衡正向移動，催化劑不能影響平衡移動，
該反應放熱，則升高溫度逆向移動，縮小容器的體積相當于加壓，則加壓、降溫使該反應平衡正移，
故答案為：C、D；
（5）由于Ⅰ、Ⅱ溫度相同，催化劑對平衡移動無影響，化學平衡不移動，但Ⅱ的速率大，所以Ⅱ先達到化學平衡，Ⅰ、Ⅱ達平衡時NO的濃度相同；
而Ⅲ的溫度高，則反應速率最大且平衡向著逆向移動，即達到化學平衡時c（NO）增大，
故答案為：
．

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．