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．請回答下列問題：
（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）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為

 

．
（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

 

．
     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．

實(shí)驗(yàn)編號	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	1.2×10-3	5.8×10-3	82
Ⅱ				124
Ⅲ	350			124

①請?jiān)谏媳砀裰刑钊胧Ｓ嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)．
②請?jiān)诮o出的坐標(biāo)圖中，畫出上表中的Ⅱ、Ⅲ兩個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中NO濃度隨時(shí)間變化的趨勢曲線圖，并標(biāo)明各條曲線的實(shí)驗(yàn)編號．

Answer 1

考點(diǎn)：探究溫度、壓強(qiáng)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,化學(xué)平衡的影響因素

專題：

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）根據(jù)題給方程式和平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫原則寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式；
（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)的因素進(jìn)行分析；
（4）①該實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證溫度、催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，所以實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ是只改變催化劑表面積，實(shí)驗(yàn)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；
②實(shí)驗(yàn)Ⅱ增大催化劑的表面積，反應(yīng)速率加快，可縮短達(dá)平衡的時(shí)間，但平衡不移動(dòng)，NO的平衡濃度和實(shí)驗(yàn)Ⅰ相同；實(shí)驗(yàn)Ⅲ，升高了溫度，反應(yīng)速率加快，可縮短達(dá)平衡的時(shí)間；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫，平衡逆向移動(dòng)，NO的平衡濃度增大，據(jù)此畫出圖象．

解答： 解：（1）根據(jù)題意知，該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則有△H-T△S＜0，該反應(yīng)正向?yàn)闅怏w物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，△S＜0，該反應(yīng)一定是放熱才有可能自發(fā)進(jìn)行，△H＜0，
故答案為：＜；
（2）根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫原則，反應(yīng)2NO+2CO?2CO₂+N₂的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

c2(CO2)?c(N2)

c2(CO)?c2(NO)

，
故答案為：K=

c2(CO2)?c(N2)

c2(CO)?c2(NO)

；
（3）A．選用更有效的催化劑，平衡不移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率不變，故A錯(cuò)誤；
B．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高反應(yīng)體系的溫度平衡逆向移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率減小，故B錯(cuò)誤；
C．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低反應(yīng)體系的溫度平衡正向移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
D．該反應(yīng)正向?yàn)闅怏w體積減小的反應(yīng)，縮小容器的體積平衡正向移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；
故答案為：CD；
（4）①實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑轵?yàn)證溫度、催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，所以實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ應(yīng)該只改變催化劑表面積，實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ中只改變溫度，所以三組實(shí)驗(yàn)中各物質(zhì)的物質(zhì)的濃度數(shù)據(jù)相同，只有溫度、接觸面積兩個(gè)變量，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：II：280、1.2×10^-3、5.8×10^-3；III：1.2×10^-3、5.8×10^-3，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)編號	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
Ⅱ	280	1.2×10-3	5.8×10-3
Ⅲ		1.2×10-3	5.8×10-3

②實(shí)驗(yàn)Ⅱ增大了催化劑的表面積，反應(yīng)速率加快，可縮短達(dá)平衡的時(shí)間，但平衡不移動(dòng)，NO的平衡濃度和實(shí)驗(yàn)Ⅰ相同；
實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ對比，實(shí)驗(yàn)Ⅲ，升高了溫度，反應(yīng)速率加快，可縮短達(dá)平衡的時(shí)間；
該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫，平衡逆向移動(dòng)，NO的平衡濃度增大，則Ⅱ、Ⅲ兩個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中NO濃度隨時(shí)間變化的趨勢曲線圖為：，故答案為：．

點(diǎn)評：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)生對實(shí)驗(yàn)化學(xué)的設(shè)計(jì)思路，同時(shí)又注重了對高考熱點(diǎn)的考查，試題綜合性較強(qiáng)、涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，難度適中．