Question

超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的和转变成和，化学方程式如下：

为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：

请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：

（1）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的        0（填写“>”、“<”、“=”。

（2）前2s内的平均反应速率v(N₂)=_____________。

（3）在该温度下，反应的平衡常数K=               。

（4）假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是      。

A.选用更有效的催化剂                  B.升高反应体系的温度

C．降低反应体系的温度                 D.缩小容器的体积

（5）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

①请在上表格中填入剩余的实验条件数据。

②请在给出的坐标图中，画出上表中的三个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图，并标明各条曲线是实验编号。

Answer

（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)自发反应，通常为放热反应，即DH小于0。（2）以NO计算，2s内NO的浓度变化为(10－2.5)×10-4mol/L，V（NO）=7.5×10-4/2 =3.75×10-4mol/(L·s)。根据速率之比等于计量系数比可知，V(N2)=1/2 V(NO)=1.875×10-4mol/(L·s)。(3)=

=5000。（4）催化剂不影响平衡的移动，A项错；该反应放热，故降温平衡正向移动，NO转化率增大，B项错，C项正确；缩小体积，即增大压强，平衡向体积减小的方向运动，即正向移动，D项正确。（5）本题为实验探究题，目的是研究温度和催化剂的比表面积对速率的影响，研究时只能是一个变量在起作用，所以II中数据与I比较催化剂的比表面积增大了，故其他的数据应与I完全相同；III中数据与II比较，催化剂的比表面积数据未变，但是温度升高，故其他数据是不能改变的。实质I、II研究是催化剂的比表面积对速率的影响，II、III研究是温度对速率的影响。作图，可根据先拐先平的原则，即最里面的线先达平衡，速率快，应对应于III（因为其温度和催化剂的比表面积是三组中最高的），II比I快，因为两组温度相同，但是II中催化剂的比表面积大。