Question

（09浙江卷）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，其反應為：2NO＋2CO2CO₂＋N₂。

為了測定在某種催化劑作用下的反應速率，在某溫度下用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如表：

時間(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

請回答下列問題（均不考慮溫度變化對催化劑催化效率的影響）：

（1）在上述條件下反應能夠自發進行，則反應的△H     0（填寫“＞”、“＜”、“＝”）。

（2）前2s內的平均反應速率υ(N₂)＝                 。

（3）在該溫度下，反應的平衡常數K＝               。

（4）假設在密閉容器中發生上述反應，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

（5）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)	CO初始濃度 (mol/L)	催化劑的比表面積(m2/g)
Ⅰ	280	1.20×10－3	5.80×10－3	82
Ⅱ				124
Ⅲ	350			124

①請在上表空格中填入剩余的實驗條件數據。

②請在給出的坐標圖中，畫出上表中的三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

（1）＜；（2）1.88×10^－4 ；

（3）5000；（4）C、D；

（5）①280；1.20×10^－3；5.80×10^－3；1.20×10^－3；5.80×10^－3；

②如圖：

解析:

該題綜合考察反應速率、反應方向，化學平衡等知識，并考察了實驗化學的設計思路。體現了新課程變化。

（1）該反應氣體減少，△S＜0非自發，所以一定是放熱才有可能自發；

（2）υ(NO)＝；υ(N₂)＝υ(NO)＝

（3）利用三段式計算出c(CO₂)＝9×10^－4；c(N₂)＝4.50×10^－4。

（4）加壓、降溫使該反應平衡正移。

（5）Ⅰ、Ⅱ比表面積不同，應控制溫度相同，驗證催化劑比表面積對速率的影響；

Ⅰ、Ⅲ比表面積不同，溫度不同；驗證反應溫度對速率的影響；所有濃度應控制相同。

②Ⅰ、Ⅱ溫度相同，平衡不移動，但Ⅱ的速率大；

Ⅲ的溫度高，速率最大且平衡逆移，c(NO)增大。