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(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)回答下列問題（均不考慮溫度變化對(duì)催化劑催化效率的影響）：
（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)速率v（N₂）=

1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1

．
（3）假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)下列措施能提高NO轉(zhuǎn)化率的是

C、D

．
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，請(qǐng)?jiān)谙卤碇刑钊胧Ｓ嗟膶?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	l.20×10-3	5.80×10-3	82
Ⅱ	280	1.20×10-3	5.80×10-3	124
Ⅲ	350	l.20×10-3	5.80×10-3	124

Answer 1

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則△H-T△S＜0來分析該反應(yīng)的焓變；
（2）利用v=

△c

△t

及反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比解答；
（3）能提高NO轉(zhuǎn)化率則化學(xué)平衡正向移動(dòng)，利用影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素來分析；
（4）該實(shí)驗(yàn)是驗(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，所以Ⅰ、Ⅱ是只改變催化劑表面積，Ⅱ、Ⅲ只改變溫度．

解答：解：（1）因該反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）

催化劑

△

2CO₂（g）+N₂（g）中氣體減少，△S＜0，由反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則△H-T△S＜0，即該反應(yīng)一定是放熱才有可能自發(fā)進(jìn)行，放熱反應(yīng)中△H＜0，故答案為：＜；
（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(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則υ（N₂）=

1

2

υ（NO）=1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1，
故答案為：1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1；
（3）由化學(xué)反應(yīng)及提高NO轉(zhuǎn)化率可知，應(yīng)使化學(xué)平衡正向移動(dòng)，催化劑不能影響平衡移動(dòng)，
該反應(yīng)放熱，則升高溫度逆向移動(dòng)，縮小容器的體積相當(dāng)于加壓，則加壓、降溫使該反應(yīng)平衡正移，
故答案為：C、D；
（4）該實(shí)驗(yàn)是驗(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，所以Ⅰ、Ⅱ是只改變催化劑表面積，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(gè)變量，
故答案為：280；1.20×10^-3；5.80×10^-3；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，題目難度中等．