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．請回答下列問題：
（1）在上述條件下反應能夠自發(fā)進行，則反應的△H

 

0（填寫“＞”、“＜”、“=”）．
（2）該反應的平衡常數表達式為

 

．
（3）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

 

．
     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
（4）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	1.2×10-3	5.8×10-3	82
Ⅱ				124
Ⅲ	350			124

①請在上表格中填入剩余的實驗條件數據．
②請在給出的坐標圖中，畫出上表中的Ⅱ、Ⅲ兩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

考點：探究溫度、壓強對化學反應速率的影響,化學平衡的影響因素

專題：

分析：（1）根據反應能夠自發(fā)進行，則△H-T△S＜0來分析該反應的焓變；
（2）根據題給方程式和平衡常數表達式的書寫原則寫出該反應的平衡常數表達式；
（3）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進行分析；
（4）①該實驗是驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，所以實驗Ⅰ、Ⅱ是只改變催化劑表面積，實驗Ⅱ、Ⅲ只改變溫度，則物質的濃度數據相同，只有溫度、接觸面積兩個變量；
②實驗Ⅱ增大催化劑的表面積，反應速率加快，可縮短達平衡的時間，但平衡不移動，NO的平衡濃度和實驗Ⅰ相同；實驗Ⅲ，升高了溫度，反應速率加快，可縮短達平衡的時間；該反應為放熱反應，升溫，平衡逆向移動，NO的平衡濃度增大，據此畫出圖象．

解答： 解：（1）根據題意知，該反應能夠自發(fā)進行，則有△H-T△S＜0，該反應正向為氣體物質的量減小的反應，△S＜0，該反應一定是放熱才有可能自發(fā)進行，△H＜0，
故答案為：＜；
（2）根據平衡常數表達式的書寫原則，反應2NO+2CO?2CO₂+N₂的平衡常數表達式為：K=

c2(CO2)?c(N2)

c2(CO)?c2(NO)

，
故答案為：K=

c2(CO2)?c(N2)

c2(CO)?c2(NO)

；
（3）A．選用更有效的催化劑，平衡不移動，NO轉化率不變，故A錯誤；
B．該反應為放熱反應，升高反應體系的溫度平衡逆向移動，NO轉化率減小，故B錯誤；
C．該反應為放熱反應，降低反應體系的溫度平衡正向移動，NO轉化率增大，故C正確；
D．該反應正向為氣體體積減小的反應，縮小容器的體積平衡正向移動，NO轉化率增大，故D正確；
故答案為：CD；
（4）①實驗目的為驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，所以實驗Ⅰ、Ⅱ應該只改變催化劑表面積，實驗Ⅱ、Ⅲ中只改變溫度，所以三組實驗中各物質的物質的濃度數據相同，只有溫度、接觸面積兩個變量，實驗數據為：II：280、1.2×10^-3、5.8×10^-3；III：1.2×10^-3、5.8×10^-3，
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/m2?g-1
Ⅰ
Ⅱ	280	1.2×10-3	5.8×10-3
Ⅲ		1.2×10-3	5.8×10-3

②實驗Ⅱ增大了催化劑的表面積，反應速率加快，可縮短達平衡的時間，但平衡不移動，NO的平衡濃度和實驗Ⅰ相同；
實驗Ⅱ、Ⅲ對比，實驗Ⅲ，升高了溫度，反應速率加快，可縮短達平衡的時間；
該反應為放熱反應，升溫，平衡逆向移動，NO的平衡濃度增大，則Ⅱ、Ⅲ兩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為：，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，同時又注重了對高考熱點的考查，試題綜合性較強、涉及的知識點較多，難度適中．