Question

超音速飛機(jī)在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層．科學(xué)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的化學(xué)方程式如下：2NO+2CO2CO₂+N₂

為了測定在某種催化劑作用下的反應(yīng)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：

請回答：以下各題（均不考慮溫度變化對催化效率的影響）：

（1）在上述條件下反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則反應(yīng)的△H   0（填寫“＞”、“＜”、“=”）．

（2）前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速度v（N₂）=   ．

（3）假設(shè)在容器中發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時下列能提高NO轉(zhuǎn)化率的是   ．

A．選用更有效的催化劑    B．升高反應(yīng)體系的溫度

C．降低反應(yīng)體系的溫度    D．縮小容器的體積

（4）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(xué)反應(yīng)速率．為了分別驗(yàn)證溫度、催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中．

①請?jiān)诳崭?#65123;﹣﹣﹣中填入剩余的實(shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)．

②請?jiān)诮o出的坐標(biāo)圖中，畫出表中的Ⅱ、Ⅲ兩個實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖，并標(biāo)明各條曲線的實(shí)驗(yàn)編號．（見答題紙）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素；反應(yīng)熱和焓變；反應(yīng)速率的定量表示方法．

分析：（1）依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)△H﹣T△S＜0分析判斷；

（2）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的概念結(jié)合圖表數(shù)據(jù)分析計(jì)算一氧化氮的反應(yīng)速率，結(jié)合速率之比等于系數(shù)之比；

（3）提高NO轉(zhuǎn)化率．平衡正向進(jìn)行；

（4）①該實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證溫度、催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，所以實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ是只改變催化劑表面積，實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ只改變溫度，則物質(zhì)的濃度數(shù)據(jù)相同，只有溫度、接觸面積兩個變量；

②實(shí)驗(yàn)Ⅱ增大催化劑的表面積，反應(yīng)速率加快，可縮短達(dá)平衡的時間，但平衡不移動，NO的平衡濃度和實(shí)驗(yàn)Ⅰ相同；實(shí)驗(yàn)Ⅲ，升高了溫度，反應(yīng)速率加快，可縮短達(dá)平衡的時間；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫，平衡逆向移動，NO的平衡濃度增大，據(jù)此畫出圖象．

解答：  解：（1）2NO+2CO⇌2CO₂+N₂ 反應(yīng)的△S＜0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行△H﹣T△S＜0，則反應(yīng)焓變一定小于0，△H＜0，故答案為：＜；

（2）前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速度v（NO）==3.75×10^﹣4mol/L•s：v（N₂）：v（NO）=1：2得到v（N₂）=1.875×10^﹣4mol/L•s，

故答案為：1.875×10^﹣4mol/L•s；

（3）2NO+2CO⇌2CO₂+N₂反應(yīng)中能提高NO轉(zhuǎn)化率，則

A．選用更有效的催化劑，只能改變反應(yīng)速率，不能改變平衡，故A錯誤；

B．反應(yīng)時放熱反應(yīng)，升高反應(yīng)體系的溫度，平衡逆向進(jìn)行，一氧化氮轉(zhuǎn)化率減小，故B錯誤；

C．反應(yīng)時放熱反應(yīng)，降低反應(yīng)體系的溫度，平衡正向進(jìn)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(qiáng)增大，平衡向氣體體積見效的方向進(jìn)行，平衡正向進(jìn)行，一氧化氮轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；

故選CD；

（4）①實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑轵?yàn)證溫度、催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，所以實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ應(yīng)該只改變催化劑表面積，實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ中只改變溫度，所以三組實(shí)驗(yàn)中各物質(zhì)的物質(zhì)的濃度數(shù)據(jù)相同，只有溫度、接觸面積兩個變量，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：II：280、1.2×10^﹣3、5.8×10^﹣3；III：1.2×10^﹣3、5.8×10^﹣3，

故答案為：

②實(shí)驗(yàn)Ⅱ增大了催化劑的表面積，反應(yīng)速率加快，可縮短達(dá)平衡的時間，但平衡不移動，NO的平衡濃度和實(shí)驗(yàn)Ⅰ相同；

實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ對比，實(shí)驗(yàn)Ⅲ，升高了溫度，反應(yīng)速率加快，可縮短達(dá)平衡的時間；

該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫，平衡逆向移動，NO的平衡濃度增大，則Ⅱ、Ⅲ兩個實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖為：，故答案為：．

點(diǎn)評：本題綜合考查了反應(yīng)速率、反應(yīng)方向、化學(xué)平衡等知識，并注重考查了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)化學(xué)的設(shè)計(jì)思路，同時又注重了對2015屆高考熱點(diǎn)的考查，試題綜合性較強(qiáng)、涉及的知識點(diǎn)較多，難度適中．