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（g）+2CO（g）2CO₂（g）+N₂（g）△H＜0
為了測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得不同時(shí)間的NO和CO濃度如表：

時(shí)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）前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率υ（N₂）=

 

，CO的平衡轉(zhuǎn)化率為

 

．（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
（2）寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式

 

．
（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．某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，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）	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	280	1.20×10-3	5.80×10-3	124
Ⅲ	350	1.20×10-3	5.80×10-3	124

①以上三組實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?div id="jhgvcls" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

．
②請?jiān)诮o出的坐標(biāo)圖中，畫出上表中的第三個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中NO濃度隨時(shí)間變化的趨勢曲線圖．

（5）已知CO的燃燒熱為284kJ/mol，且N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol；則反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）△H=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：反應(yīng)速率的定量表示方法,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率V=

△C

△t

結(jié)合圖表數(shù)據(jù)分析計(jì)算一氧化氮的反應(yīng)速率，再根據(jù)速率之比等于系數(shù)之比，求出υ（N₂）；根據(jù)轉(zhuǎn)化率α=

C(反應(yīng))

C(原來)

×100%計(jì)算；
（2）根據(jù)平衡常數(shù)概念是利用生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積；
（3）根據(jù)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)的因素來分析；
（4）①根據(jù)圖象可知：Ⅱ、Ⅱ只改變催化劑比表面積，目的是探究催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響；Ⅱ、Ⅲ只改變溫度，目的是探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響；
②利用影響化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的因素來分析、完成三個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中NO濃度隨時(shí)間變化的趨勢曲線圖；
（5）先根據(jù)燃燒熱寫出CO的燃燒的熱化學(xué)方程式，然后根據(jù)蓋斯定律計(jì)算．

解答： 解：（1）由表格中的數(shù)據(jù)可知2s內(nèi)NO濃度的變化量為1.00×10^-3-2.50×10^-4=7.50×10^-4，則υ（NO）=

7.5×10-4mol/L

2s

=3.75×10^-4mol?L^-1?s^-1，由化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則υ（N₂）=

1

2

υ（NO）=1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1=1.9×10^-4mol?L^-1?s^-1；平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量濃度變化量為3.60×10^-3mol/L-2.70×10^-3mol/L=0.9×10^-3mol/L，CO的轉(zhuǎn)化率為

0.9×10-3mol/L

3.60×10-3mol/L

×100%=25%，
故答案為：1.9×10^-4mol?L^-1?s^-1；25%；
（2）該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

C(N2)C 2(CO2)

C2(CO)C2(NO)

，故答案為：

C(N2)C 2(CO2)

C2(CO)C2(NO)

；
（3）由化學(xué)反應(yīng)要提高NO轉(zhuǎn)化率可知，應(yīng)使化學(xué)平衡正向移動(dòng)，催化劑不能影響平衡移動(dòng)，該反應(yīng)放熱，則升高溫度逆向移動(dòng)，縮小容器的體積相當(dāng)于加壓，則加壓、降溫使該反應(yīng)平衡正向移動(dòng)，
故答案為：CD；
（4）①Ⅱ、Ⅱ只改變催化劑比表面積，目的是探究催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響；Ⅱ、Ⅲ只改變溫度，目的是探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，所以以上三組實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖欠謩e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，
故答案為：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；
②由于Ⅰ、Ⅱ溫度相同，催化劑對平衡移動(dòng)無影響，化學(xué)平衡不移動(dòng)，但Ⅱ的速率大，所以Ⅱ先達(dá)到化學(xué)平衡，Ⅰ、Ⅱ達(dá)平衡時(shí)NO的濃度相同；而Ⅲ的溫度高，則反應(yīng)速率最大且平衡向著逆向移動(dòng)，即達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)c（NO）增大，
故答案為：；
（5）CO的燃燒熱為284kJ/mol，則熱化學(xué)方程式為：
CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=一284kJ/mol  ①
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol    ②
利用蓋斯定律將①×2-②，可得2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），△H=（-284kJ/mol）×2-（+180kJ/mol）=-748kJ/mol，
故答案為：-748 kJ/mol．

點(diǎn)評：本題主要考查反應(yīng)速率的計(jì)算、轉(zhuǎn)化率的計(jì)算、影響化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的因素、蓋斯定律等知識(shí)，難度不大，根據(jù)所學(xué)知識(shí)即可完成．