Question

超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层．科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO₂和N₂，化学方程式如下：
2NO+2CO

催化剂

△

2CO₂+N₂
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：

时间/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

请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：
（1）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的△H

＜

0（填写“＞”、“＜”、“=”）．
（2）前2s内的平均反应速率v（N₂）=

1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1

．
（3）假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是

C、D

．
A．选用更有效的催化剂B．升高反应体系的温度
C．降低反应体系的温度D．缩小容器
的体积
（4）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率．为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中，请在下表中填入剩余的实验条件数据．

实验 编号	T/℃	NO初始浓度/mol?L-1	CO初始浓度/mol?L-1	催化剂的比表面积/ 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）根据反应能够自发进行，则△H-T△S＜0来分析该反应的焓变；
（2）利用v=

△c

△t

及反应速率之比等于化学计量数之比解答；
（3）能提高NO转化率则化学平衡正向移动，利用影响化学平衡移动的因素来分析；
（4）该实验是验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，所以Ⅰ、Ⅱ是只改变催化剂表面积，Ⅱ、Ⅲ只改变温度．

解答：解：（1）因该反应2NO（g）+2CO（g）

催化剂

△

2CO₂（g）+N₂（g）中气体减少，△S＜0，由反应能够自发进行，则△H-T△S＜0，即该反应一定是放热才有可能自发进行，放热反应中△H＜0，故答案为：＜；
（2）由表格中的数据可知2s内NO浓度的变化量为1.00×10^-3-2.50×10^-4=7.50×10^-4，则υ（NO）=

7.5×10-4mol/L

2s

=3.75×10^-4mol?L^-1?s^-1；由化学反应速率之比等于化学计量数之比，则υ（N₂）=

1

2

υ（NO）=1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1，
故答案为：1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1；
（3）由化学反应及提高NO转化率可知，应使化学平衡正向移动，催化剂不能影响平衡移动，
该反应放热，则升高温度逆向移动，缩小容器的体积相当于加压，则加压、降温使该反应平衡正移，
故答案为：C、D；
（4）该实验是验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，所以Ⅰ、Ⅱ是只改变催化剂表面积，Ⅱ、Ⅲ只改变温度．　　　　 
则物质的浓度数据相同，只有温度、接触面积两个变量，
故答案为：280；1.20×10^-3；5.80×10^-3；1.20×10^-3；5.80×10^-3．

点评：本题综合考查了反应速率、反应方向、化学平衡等知识，并注重考查了学生对实验化学的设计思路，充分体现了新课程变化，同时又注重了对高考热点的考查，题目难度中等．