Question

13．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，其反應為：2NO+2CO$\stackrel{催化劑}{?}$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濃度如表：

時間（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）在上述條件下反應能夠自發(fā)進行，則該反應的△H＜0（填寫“＞”、“＜”、“=”）．
（2）假設在密閉容器中發(fā)生上述反應，達到平衡時下列措施能提高NO轉化率的是CD．
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
（3）某同學設計了三組實驗，實驗條件已經填在下面實驗設計表中，分析表格我們可以看出該同學的實驗目的主要是研究溫度和催化劑比表面積對化學反應速率的影響．

實驗編號	T（℃）	NO初始濃（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

Answer 1

分析 （1）依據反應自發(fā)進行的判斷依據△H-T△S＜0分析判斷；
（2）A．選用更有效的催化劑，只能改變反應速率，不能改變平衡；
B．反應時放熱反應，升高反應體系的溫度，平衡逆向進行，一氧化氮轉化率減��；
C．反應時放熱反應，降低反應體系的溫度，平衡正向進行，一氧化氮轉化率增大；
D．縮小容器的體積，壓強增大，平衡向氣體體積見效的方向進行，平衡正向進行，一氧化氮轉化率增大；
（3）由表可知NO初始濃和CO初始濃度相等，溫度和催化劑的比表面積不同．

解答 解：（1）2NO+2CO?2CO₂+N₂  反應的△S＜0，反應自發(fā)進行△H-T△S＜0，則反應焓變一定小于0，△H＜0，反應是放熱反應，故答案為：＜；
（2）2NO+2CO?2CO₂+N₂反應中能提高NO轉化率的選項分析為：
A．選用更有效的催化劑，只能改變反應速率，不能改變平衡，故A錯誤；
B．反應時放熱反應，升高反應體系的溫度，平衡逆向進行，一氧化氮轉化率減小，故B錯誤；
C．反應時放熱反應，降低反應體系的溫度，平衡正向進行，一氧化氮轉化率增大，故C正確；
D．縮小容器的體積，壓強增大，平衡向氣體體積見效的方向進行，平衡正向進行，一氧化氮轉化率增大，故D正確；
故選CD；
（3）由表可知NO初始濃和CO初始濃度相等，溫度和催化劑的比表面積不同，所以看出該同學的實驗目的主要是研究溫度和催化劑比表面積，故答案為：溫度；催化劑比表面積．

點評 本題考查了反應能量變化的分析判斷，主要是化學平衡的影響因素分析應用，平衡常數計算，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．