Question

13．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，其反应为：2NO+2CO$\stackrel{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）	1.00×10-3	4.50×10-4	2.50×10-4	1.50×10-4	1.00×10-4	1.00×10-4
c（CO）（mol/L）	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，则该反应的△H＜0（填写“＞”、“＜”、“=”）．
（2）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CD．
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
（3）某同学设计了三组实验，实验条件已经填在下面实验设计表中，分析表格我们可以看出该同学的实验目的主要是研究温度和催化剂比表面积对化学反应速率的影响．

实验编号	T（℃）	NO初始浓（mol/L）	CO初始浓度（mol/L）	催化剂的比表面积（m2/g）
Ⅰ	280	1.20×10-3	5.80×10-3	82
Ⅱ	280	1.20×10-3	5.80×10-3	124
Ⅲ	350	1.20×10-3	5.80×10-3	124

Answer 1

分析 （1）依据反应自发进行的判断依据△H-T△S＜0分析判断；
（2）A．选用更有效的催化剂，只能改变反应速率，不能改变平衡；
B．反应时放热反应，升高反应体系的温度，平衡逆向进行，一氧化氮转化率减小；
C．反应时放热反应，降低反应体系的温度，平衡正向进行，一氧化氮转化率增大；
D．缩小容器的体积，压强增大，平衡向气体体积见效的方向进行，平衡正向进行，一氧化氮转化率增大；
（3）由表可知NO初始浓和CO初始浓度相等，温度和催化剂的比表面积不同．

解答 解：（1）2NO+2CO?2CO₂+N₂  反应的△S＜0，反应自发进行△H-T△S＜0，则反应焓变一定小于0，△H＜0，反应是放热反应，故答案为：＜；
（2）2NO+2CO?2CO₂+N₂反应中能提高NO转化率的选项分析为：
A．选用更有效的催化剂，只能改变反应速率，不能改变平衡，故A错误；
B．反应时放热反应，升高反应体系的温度，平衡逆向进行，一氧化氮转化率减小，故B错误；
C．反应时放热反应，降低反应体系的温度，平衡正向进行，一氧化氮转化率增大，故C正确；
D．缩小容器的体积，压强增大，平衡向气体体积见效的方向进行，平衡正向进行，一氧化氮转化率增大，故D正确；
故选CD；
（3）由表可知NO初始浓和CO初始浓度相等，温度和催化剂的比表面积不同，所以看出该同学的实验目的主要是研究温度和催化剂比表面积，故答案为：温度；催化剂比表面积．

点评 本题考查了反应能量变化的分析判断，主要是化学平衡的影响因素分析应用，平衡常数计算，掌握基础是解题关键，题目难度中等．