Question

（12分）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，化學方程式如下：
2NO＋2CO 2CO₂＋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濃度如下表：

時間/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

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）寫出該反應的平衡常數表達式K=              。
（2）前2s內的平均反應速率v(N₂)=_____________。
（3）在上述條件下反應能夠自發進行，則反應的       0（填寫“>”、“<”、“=”）。
（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，請在表格中填入剩余的實驗條
件數據。

實驗編號	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 ㎡·g-1
Ⅰ	280	1.2×10-3	5.8×10-3	82
Ⅱ			5.8×10-3	124
Ⅲ	350	1.2×10-3

 

Answer 1

（12分）
（1）　　　　　　　　　　　　　　（2分）
（2）1.88×10^－4mol/(L·s)　 　　　　　　　　　　　　（2分）
（3）＜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2分）
（4）C、D　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2分）
（5）Ⅱ  　280　　　       1.2×10^－3　　　　　　　 （2分）
Ⅲ　　5.80×10^－3　　　 124　　　              （2分）

試題分析：（1）根據平衡常數的表達式可得；（2）根據前兩秒的NO的濃度變化量求出生成氮氣的濃度變化量，再除以時間可得用氮氣表示的平均反應速率；（3）該反應氣體系數和是減小的，△S<0，要使反應能夠自發進行，則必須△H<0；（4）該反應為放熱反應，降低溫度平衡向右移動，NO的轉化率提高，該反應為氣體系數和減小的反應，故縮小體積增大壓強平衡向右移動，NO的轉化率增大，故選CD；（5）保證四個量中的其中三個相同，研究另外一個對反應速率的影響，I和Ⅱ研究的是催化劑的比表面積對反應速率的影響，故其它條件都相同；選擇Ⅲ和Ⅱ研究溫度對反應速率的影響，故只有溫度不同，其它條件均相同。