Question

超音速飛機(jī)在平流層飛行時(shí)，尾氣中的NO會(huì)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，化學(xué)方程式如下：2NO+2CO

催化劑

2CO₂+N₂，為了測(cè)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(cè)得不同時(shí)間的NO和CO濃度如表：

時(shí)間/s	0	1	2	3	4	5
c（NO）/mol?L-1	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）/mol?L-1	3.60×10-3	3.05×10-3	2.85×10-3	2.75×10-3	2.70×10-3	2.70×10-3

請(qǐng)回答：（以下各題均不考慮溫度變化對(duì)催化效率的影響）：
（1）前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速度v （N₂）=

 

．
（2）在該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

；若升高溫度時(shí)K值變小，則該反應(yīng)的△H

 

0（填寫“＞”、“＜”、“=”）．
（3）若在容器中發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)平衡后，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(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(shí)，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(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中．請(qǐng)?jiān)谠O(shè)計(jì)表的空格中填入剩余的實(shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)．

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	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				124
Ⅲ	350			124

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,反應(yīng)速率的定量表示方法,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題,化學(xué)反應(yīng)速率專題

分析：（1）結(jié)合圖表數(shù)據(jù)分析計(jì)算NO的反應(yīng)速率，結(jié)合速率之比等于系數(shù)之比計(jì)算氮?dú)獾臐舛龋?br />（2）平衡常數(shù)為生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，升高溫度時(shí)K值變小，即升高溫度，平衡逆向移動(dòng)；
（3）提高NO轉(zhuǎn)化率，改變條件平衡正向進(jìn)行，但不能增加NO的物質(zhì)的量；
（4）驗(yàn)證溫度、催化劑比表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，應(yīng)注意控制變量分析溫度、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響．

解答： 解：（1）前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速度v（NO）=

(1.00×10-3-2.5×10-4)mol/L

2s

=3.75×10^-4mol/L?s，又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）；
（2）2NO+2CO?2CO₂+N₂
開(kāi)始1×10^-3 3.6×10^-3
平衡1×10^-42.70×10^-3 9.0×10^-4 4.5×10^-4
平衡常數(shù)K=

4.5×10-4×(9.0×10-4)2

(1×10-4)2×(2.7×10-3)2

=5000，
升高溫度時(shí)K值變小，即升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，
故答案為：500；＜；
（3）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(cuò)誤；
B．反應(yīng)時(shí)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(cuò)誤；
C．反應(yīng)時(shí)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(jiàn)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；
故答案為：CD；
（4）驗(yàn)證溫度、催化劑比表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，則I、Ⅱ控制溫度、濃度相同，即Ⅱ中數(shù)據(jù)分別為280、1.20×10^-3、5.80×10^-3，Ⅱ、Ⅲ控制濃度和催化劑相同，則Ⅲ中數(shù)據(jù)分別為1.2×10^-3、5.80×10^-3，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	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
Ⅱ	280	1.20×10-3	5.80×10-3
Ⅲ		1.20×10-3	5.80×10-3

．

點(diǎn)評(píng)：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(shí)，并注重考查了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)化學(xué)的設(shè)計(jì)思路，充分體現(xiàn)了新課程變化，同時(shí)又注重了對(duì)高考熱點(diǎn)的考查，（4）注意控制變量法，題目難度中等．