Question

汽車尾氣排放的NO和CO都是有毒的氣體，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)變成無毒的CO₂和N₂，減少污染．
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5KJ/mol
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0KJ/mol  
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5KJ/mol
則尾氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=

 

（2）對于反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），為了測定在某種催化劑作用下的反應(yīng)速率，用氣體傳感器測得不同時(shí)間的NO和CO濃度如下表

時(shí)間/s	0	1	2	3	4	5
c（NO）/×10-4mol?L-1	3.00	2.25	1.75	1.36	1.00	1.00
c（CO）/×10-4mol?L-1	4.00	3.25	2.75	2.36	2.00	2.00

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v（N₂）

 

．
②在該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
（3）假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列有關(guān)說法正確的是

 

A、選用更有效的催化劑能提高尾氣的轉(zhuǎn)化率
B、升高反應(yīng)體系的溫度能提高反應(yīng)速率，使平衡正向移動
C、該反應(yīng)在一定條件下可以自發(fā)進(jìn)行
D、單位時(shí)間內(nèi)消耗NO的物質(zhì)的量等于生成CO₂的物質(zhì)的量時(shí)即達(dá)平衡狀態(tài)
（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mpl?L-1	CO初始濃度mpl?L-1	催化劑的比表面積m2?g-1
Ⅰ	280	1.20×10-3	5.80×10-3	82
Ⅱ	a	1.20×10-3	c	124
Ⅲ	350	b	5.80×10-3	124

則上表中a，b，c的實(shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)分別為：
a=

 

       b=

 

      c=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)反應(yīng)速率專題

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算所需熱化學(xué)化學(xué)方程式；
（2）①根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的定義及2s內(nèi)濃度的變化量來計(jì)算解答；
②根據(jù)該溫度下達(dá)化學(xué)平衡時(shí)各物質(zhì)平衡時(shí)濃度及化學(xué)平衡常數(shù)的概念來計(jì)算；
（3）A．催化劑與轉(zhuǎn)化率無關(guān)；
B．升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動；
C．根據(jù)自由能判據(jù)判斷；
D．根據(jù)正逆反應(yīng)速率相等判斷；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?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，則應(yīng)保證濃度相同，然后相同溫度時(shí)比較催化劑比表面積，相同催化劑比表面積濃度時(shí)比較溫度．

解答： 解：已知：①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
②2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0KJ/mol  
③C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5KJ/mol
依據(jù)蓋斯定律③×2-②-①得到，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2NO（g）+2CO（g）=2CO₂（g）+N₂（g）△H=（-393.5KJ/mol）×2-（-221.0KJ/mol）-（+180.5kJ/mol）=-746.5 kJ/mol；
故答案為：-746.5 kJ/mol；
（2）①由表格中的數(shù)據(jù)可知2s內(nèi)NO濃度的變化量為3.00×10^-4-1.75×10^-4=1.25×10^-4mol/L，
則υ（NO）=

1.25×10-4mol/L

2s

=6.25×10^-5mol?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）=3.125×10^-5mol?L^-1?s^-1，故答案為：3.125×10^-5mol?L^-1?s^-1；
②由表格中的數(shù)據(jù)可知到4s時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡，則
            2NO+2CO?2CO₂ +N₂
開始×10^-4   3        4   0     0
轉(zhuǎn)化×10^-4   2        2      2     1
平衡×10^-4 1 2      2     1

則K=

(2×10-4)2?(1×10-4)

(1×10-4)2?(2×10-4)2

=10000，故答案為：10000；
（3）A．催化劑與轉(zhuǎn)化率無關(guān)，故A錯(cuò)誤；
B．升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，該反應(yīng)正反應(yīng)放熱，平衡向逆反應(yīng)方向移動，故B錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的依據(jù)是△H-T△S＜0，△H＜0，△S＜0，滿足△H-T△S＜0需要在低溫下，故C正確；
D．單位時(shí)間內(nèi)消耗NO的物質(zhì)的量等于生成CO₂的物質(zhì)的量是同一個(gè)方向的速率，不是正逆反應(yīng)速率，故D錯(cuò)誤；
故選C；
（4）①因Ⅰ、Ⅱ比表面積不同，則應(yīng)控制溫度相同，所有濃度應(yīng)控制相同來驗(yàn)證催化劑比表面積對速率的影響；
Ⅱ、Ⅲ比表面積相同，溫度不同，則所有濃度應(yīng)控制相同來驗(yàn)證反應(yīng)溫度對速率的影響；，
故答案為：280；1.20×10^-3；5.80×10^-3．

點(diǎn)評：本題綜合考查反應(yīng)熱的計(jì)算、反應(yīng)速率、反應(yīng)方向、化學(xué)平衡等知識，并注重考查了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)化學(xué)的設(shè)計(jì)思路，充分體現(xiàn)了新課程變化，同時(shí)又注重了對高考熱點(diǎn)的考查，是較好的一道綜合題．