Question

超音速飛機(jī)在平流層飛行時(shí)，尾氣中的會(huì)破壞臭氧層。科學(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的和轉(zhuǎn)變成和，化學(xué)方程式如下：

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

請(qǐng)回答下列問(wèn)題（均不考慮溫度變化對(duì)催化劑催化效率的影響）：

（1）在上述條件下反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則反應(yīng)的        0（填寫“>”、“<”、“=”。

（2）前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N₂)=_____________。

（3）在該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=               。

（4）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

（5）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(duì)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。

①請(qǐng)?jiān)谏媳砀裰刑钊胧Ｓ嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)。

②請(qǐng)?jiān)诮o出的坐標(biāo)圖中，畫出上表中的三個(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(shì)曲線圖，并標(biāo)明各條曲線是實(shí)驗(yàn)編號(hào)。

Answer 1

（1）<        (2) 1.88×10^-4mol/(L·s)     (3)5000   (4)C、D

(5)①II: 280、1.20×10^-3、5.80×10^-3

Ⅲ：1.2×10^-3 、5.80×10^-3

②

解析:

(1)自發(fā)反應(yīng)，通常為放熱反應(yīng)，即DH小于0。（2）以NO計(jì)算，2s內(nèi)NO的濃度變化為(10－2.5)×10^-4mol/L，V（NO）=7.5×10^-4/2 =3.75×10^-4mol/(L·s)。根據(jù)速率之比等于計(jì)量系數(shù)比可知，V(N₂)=1/2 V(NO)=1.875×10^-4mol/(L·s)。(3)=

=5000。（4）催化劑不影響平衡的移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)；該反應(yīng)放熱，故降溫平衡正向移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率增大，B項(xiàng)錯(cuò)，C項(xiàng)正確；縮小體積，即增大壓強(qiáng)，平衡向體積減小的方向運(yùn)動(dòng)，即正向移動(dòng)，D項(xiàng)正確。（5）本題為實(shí)驗(yàn)探究題，目的是研究溫度和催化劑的比表面積對(duì)速率的影響，研究時(shí)只能是一個(gè)變量在起作用，所以II中數(shù)據(jù)與I比較催化劑的比表面積增大了，故其他的數(shù)據(jù)應(yīng)與I完全相同；III中數(shù)據(jù)與II比較，催化劑的比表面積數(shù)據(jù)未變，但是溫度升高，故其他數(shù)據(jù)是不能改變的。實(shí)質(zhì)I、II研究是催化劑的比表面積對(duì)速率的影響，II、III研究是溫度對(duì)速率的影響。作圖，可根據(jù)先拐先平的原則，即最里面的線先達(dá)平衡，速率快，應(yīng)對(duì)應(yīng)于III（因?yàn)槠錅囟群痛呋瘎┑谋缺砻娣e是三組中最高的），II比I快，因?yàn)閮山M溫度相同，但是II中催化劑的比表面積大。