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超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层.科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为:2NO+2CO
催化剂
2CO2+N2.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:
时间(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
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△H
0(填写“>”、“<”、“=”).
(2)前2s内的平均反应速率υ(N2)=
1.88×10-4 mol/(L.s)
1.88×10-4 mol/(L.s)

(3)在该温度下,反应的平衡常数表达式K=
c(N2)c2(CO2)
c2(NO)c2(CO)
c(N2)c2(CO2)
c2(NO)c2(CO)
.使平衡常数增大的方法是
B
B
(填写选项)
A.升高温度   B.降低温度     C.增大体系压强       D.减小体系压强
E.增大反应物浓度    F.减小反应物浓度    G.减小生成物浓度  H.选择新的催化剂
(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
CD
CD

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.
实验
编号
T(℃) NO初始浓度
(mol/L)
CO初始浓度
(mol/L)
催化剂的比表面积(m2/g)
280 1.20×10-3 5.80×10-3 82
280
280
1.20×10-3
1.20×10-3
1.20×10-3
1.20×10-3
124
350
5.80×10-3
5.80×10-3
5.80×10-3
5.80×10-3
124
请在上表空格中填入剩余的实验条件数据.
分析:(1)反应时体积减小的反应熵变大于0,依据反应自发进行的判断依据为△H-T△S<0分析;
(2)依据2s末的物质浓度变化结合化学反应速率的概念计算得到;
(3)2NO+2CO
催化剂
2CO2+N2 依据平衡常数的概念列式;依据反应时放热反应,平衡常数增大,需要改变温度平衡正向进行;
(4)提高NO转化率需要改变条件促使平衡正向进行结合平衡移动原理分析选项;
(5)根据实验目的验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,则应保证浓度相同,然后相同温度时比较催化剂比表面积,相同催化剂比表面积时比较温度;
解答:(1)因该反应2NO+2CO2=CO2+N2中气体减少,则△S<0,由反应能够自发进行,则△H-T△S<0,即该反应一定是放热才有可能自发进行,放热反应的△H<0,故答案为:<;
(2)由表格中的数据可知2s内NO浓度的变化量为1.00×10-3-2.50×10-4=7.50×10-4,则υ(NO)=
7.5×10-4mol/L
2s
=3.75×10-4mol?L-1?s-1
由化学反应速率之比等于化学计量数之比,则
υ(N2)=
1
2
υ(NO)≈1.88×10-4mol?L-1?s-1,故答案为:1.88×10-4mol?L-1?s-1
(3)2NO+2CO
催化剂
2CO2+N2 依据平衡常数的概念得到平衡常数K=
c(N2)c2(CO2)
c2(NO)c2(CO)

反应时放热反应,使平衡常数增大的方法是;
A.升高温度平衡逆向进行,平衡常数减小,故A不符合;   
B.降低温度,反应正向进行,平衡常数增大,故B符合;
C.增大体系压强,平衡正向进行,平衡常数随温度变化,温度不变平衡常数不变,故C不符合;      
D.减小体系压强,平衡逆向进行,平衡常数随温度变化,温度不变平衡常数不变,故D不符合; 
E.增大反应物浓度,平衡正向进行,平衡常数随温度变化,温度不变平衡常数不变,故E不符合;
F.减小反应物浓度,平衡逆向进行,平衡常数随温度变化,温度不变平衡常数不变,故F不符合;
G.减小生成物浓度,平衡正向进行,平衡常数随温度变化,温度不变平衡常数不变,故G不符合;
H.选择新的催化剂不影响平衡,平衡常数不变,故H不符合;

故答案为:
c(N2)c2(CO2)
c2(NO)c2(CO)
;B    
(4)由化学反应及提高NO转化率可知,应使化学平衡正向移动,催化剂不能影响平衡移动,该反应放热,则升高温度逆向移动,缩小容器的体积相当于加压,则加压、降温使该反应平衡正移,
故答案为:C、D;
(5)因Ⅰ、Ⅱ比表面积不同,则应控制温度相同,所有浓度应控制相同来验证催化剂比表面积对速率的影响;Ⅱ、Ⅲ比表面积相同,温度不同,则所有浓度应控制相同来验证反应温度对速率的影响;故答案为:280;1.20×10-3;5.80×10-3;1.20×10-3;5.80×10-3
点评:本题综合考查反应速率、反应方向、化学平衡等知识,并注重考查了学生对实验化学的设计思路,充分体现了新课程变化,同时又注重了对高考热点的考查,是较好的一道综合题.
练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:

(2011?上海模拟)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层.科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式如下:2NO+2CO?2CO2+N2
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:
时间/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
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,则反应是
放热
放热
 反应(填写“吸热”、“放热”).
(2)前2s内的平均反应速度v(N2)=
1.875×10-4mol/L?s
1.875×10-4mol/L?s

(3)此反应的平衡常数表达式为K=
c(N2)c2(CO2)
c2(CO)c2(NO)
c(N2)c2(CO2)
c2(CO)c2(NO)

(4)假设在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
CD
CD

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.

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2009?浙江)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层.科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为:2NO+2CO
催化剂
2CO2+N2
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:
时间(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
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△H
0(填写“>”、“<”、“=”).
(2)前2s内的平均反应速率υ(N2)=
1.88×10-4mol?L-1?s-1
1.88×10-4mol?L-1?s-1

(3)在该温度下,反应的平衡常数K=
5000
5000

(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
C、D
C、D

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.
实验
编号
T(℃) NO初始浓度
(mol/L)
CO初始浓度
(mol/L)
催化剂的比表面积(m2/g)
280 1.20×10-3 5.80×10-3 82
280
280
1.20×10-3
1.20×10-3
5.80×10-3
5.80×10-3
124
350
1.20×10-3
1.20×10-3
5.80×10-3
5.80×10-3
124
①请在上表空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,并标明各条曲线的实验编号.

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科目:高中化学 来源: 题型:

超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层.科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为:2NO(g)+2CO(g)
催化剂
2CO2(g)+N2(g).
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密闭容器中不同时间的NO和CO浓度如表:
时间(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
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△H
0(填写“>”、“<”、“=”).
(2)该反应的化学平衡常数表达式为K=
C(N2)C2(CO2)
C2(CO)C2(NO)
C(N2)C2(CO2)
C2(CO)C2(NO)

(3)前2s内的平均反应速率v(N2)=
1.875×10-4mol?L-1?s-1
1.875×10-4mol?L-1?s-1

(4)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是
ab
ab
(多选扣分).
a.容器中压强不变             b.混合气体中 c(CO)不变
c.υ(N2)=υ(CO)       d.c(CO2)=c(CO)
(5)该温度下达到平衡时CO的转化率是
25%
25%

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科目:高中化学 来源: 题型:

I、超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层.科学家正在研究利用催化技术处理尾气,化学方程式为2NO+2CO
催化剂
2CO2+N2,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浓度如下表:
时间/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
请回答(均不考虑温度变化对催化效率的影响):
(1)若上述反应的平衡常数K,随温度增高而减小,则反应的△H
 
0(填“>”、“<”或“=”).
(2)前2s内的平均反应速度v(N2)=
 

(3)该温度下,反应的平衡常数K=
 

II、甲醇空气燃料电池(酸性电解质溶液)的工作原理如图一所示.精英家教网
(1)该电池正极的电极反应式为
 

(2)以上述电池为电源,构成图二电解池,其中X、Y为石墨,a为KCl溶液,写出电解总反应的离子方程式
 

(3)常温时,按“(2)”电解一段时间后,取25mL上述电解后的溶液,滴加0.2mol/L的醋酸溶液,滴加过程的pH变化如图三所示,则C点对应溶液中各离子浓度的大小关系为(忽略电解后溶液中的其他成分,只考虑其中的碱与加入的酸)
 

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