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：（以下各题均不考虑温度变化对催化效率的影响）：
（1）前2s内的平均反应速度v （N₂）=

 

．
（2）在该温度下，反应的平衡常数K=

 

；若升高温度时K值变小，则该反应的△H

 

0（填写“＞”、“＜”、“=”）．
（3）若在容器中发生上述反应，达平衡后，下列措施能提高NO转化率的是

 

．
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，某同学设计了三组对比实验，部分实验条件已经填在实验设计表中．请在设计表的空格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	1.20×10-3	5.80×10-3	82
Ⅱ				124
Ⅲ	350			124

Answer 1

考点：化学平衡的计算,反应速率的定量表示方法,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题,化学反应速率专题

分析：（1）结合图表数据分析计算NO的反应速率，结合速率之比等于系数之比计算氮气的浓度；
（2）平衡常数为生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积，升高温度时K值变小，即升高温度，平衡逆向移动；
（3）提高NO转化率，改变条件平衡正向进行，但不能增加NO的物质的量；
（4）验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，应注意控制变量分析温度、催化剂对反应速率的影响．

解答： 解：（1）前2s内的平均反应速度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），故答案为：1.875×10^-4mol（/L?s）；
（2）2NO+2CO?2CO₂+N₂
开始1×10^-3 3.6×10^-3
平衡1×10^-42.70×10^-3 9.0×10^-4 4.5×10^-4
平衡常数K=

4.5×10-4×(9.0×10-4)2

(1×10-4)2×(2.7×10-3)2

=5000，
升高温度时K值变小，即升高温度，平衡逆向移动，该反应为放热反应，即△H＜0，
故答案为：500；＜；
（3）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；
故答案为：CD；
（4）验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，则I、Ⅱ控制温度、浓度相同，即Ⅱ中数据分别为280、1.20×10^-3、5.80×10^-3，Ⅱ、Ⅲ控制浓度和催化剂相同，则Ⅲ中数据分别为1.2×10^-3、5.80×10^-3，
故答案为：

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
Ⅱ	280	1.20×10-3	5.80×10-3
Ⅲ		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，（4）注意控制变量法，题目难度中等．