【题目】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,则反应的△H________0(填写“>”、“<”、“=”)。
(2)前2s内的平均反应速率v(N2)=_____________________。
(3)假设在密闭容器中发生上述反应,投入相等的反应物,反应刚开始时下列措施能提高NO反应速率的是_______。
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
(4)研究表明:在使用等质量催化剂时,催化剂比表面积会影响化学反应速率。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,请在下表中填入剩余的实验条件数据。
实验 编号 | T/℃ | NO初始浓度 mol·L-1 | CO初始浓度 mol·L-1 | 催化剂的比表面积 m2·g-1 | 达到平衡的时间 分钟 |
Ⅰ | 280 | l.20×10-3 | 5.80×10-3 | 82 | 200 |
Ⅱ | l.20×10-3 | 124 | 120 | ||
Ⅲ | 350 | 5.80×10-3 | 124 | 5 |
通过这3组实验,可以得出的温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律是___________________________________________________________.
【答案】<1.88×10-4 mol·L-1·s-1ABD在其他条件相同时,温度越高,催化剂比表面积越大,化学反应速率越快。
【解析】
(1)发生反应2NO+2CO2CO2+N2,该反应为气体减少,△S<0非自发,由△G=△H-T△S可知,该反应一定为放热才有可能自发;(2)根据v=计算v(NO),再利用速率之比等于化学计量数之比计算v(N2);(3)达到平衡时提高NO转化率,应使平衡向正反应移动,根据平衡移动原理结合选项解答,注意不能只增大NO的浓度;(4)Ⅰ、Ⅱ研究的是催化剂的比表面积对速率的影响,因此可确定Ⅱ中温度为280℃,Ⅱ、Ⅲ的催化剂比表面积相同,研究的是温度对速率的影响,Ⅰ、Ⅲ催化剂的比表面积不同,温度不同,研究温度、催化剂的比表面积对反应速率的影响。
(1)发生反应2NO+2CO2CO2+N2,该反应为气体减少,△S<0非自发,由△G=△H-T△S可知,该反应一定为放热才有可能自发,即△H<0;(2)v(NO)==3.75×10-4mol/(Ls),速率之比等于化学计量数之比,所以v(N2)=v(NO)=×3.75×10-4mol/(Ls)=1.88×10-4mol/(Ls);(3)A、催化剂不影响平衡的移动,选项A错误,B、该反应放热,升高温度平衡向逆反应移动,NO的转化率降低,选项B错误,C、该反应放热,降温平衡正向移动,NO转化率增大,选项C正确,D、缩小体积,增大压强,平衡向体积减小的方向运动,即正向移动,NO转化率增大,选项D正确,答案选CD;(4)Ⅰ、Ⅱ研究的是催化剂的比表面积对速率的影响,Ⅱ、Ⅲ的催化剂比表面积相同,研究的是温度对速率的影响,Ⅰ、Ⅲ催化剂的比表面积不同,温度不同,研究温度、催化剂的比表面积对反应速率的影响,Ⅱ与Ⅰ温度相同,平衡不移动,平衡浓度相同,但Ⅱ催化剂比表面积增大,达平衡时间短,Ⅲ与Ⅱ的催化剂比表面积相同,Ⅲ温度高,温度升高,不仅达平衡时间缩短,平衡向左移动,使NO的平衡浓度也增大,故通过这3组实验,可以得出的温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律是:在其他条件相同时,温度越高,催化剂比表面积越大,化学反应速率越快。
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】如图所示,常温时将一滴管液体Y一次性全部挤到充满O2的锥形瓶内(装置气密性良好),若锥形瓶内气体的最大物质的量是a mol,久置后其气体的物质的量是b mol,其中a≥b的是
X | Y | ||
A | 少量C、Fe屑 | NaCl溶液 | |
B | 过量Na2SO3粉末 | 稀H2SO4 | |
C | 少量Fe块 | 浓H2SO4 | |
D | 过量Cu粉末 | 浓HNO3 |
A. A B. B C. C D. D
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】查阅以下有关焊锡(锡和铅)和武德合金(铅、铋、锡、镉)组成的合金熔点数据,你能得出的结论是( )
纯金属 | 合金 | |||||
铅 | 镉 | 铋 | 锡 | 焊锡合金 | 伍德合金 | |
熔点 | 327 | 321 | 271 | 231 | 187 | 70 |
A.焊锡的熔点比锡和铅的熔点低
B.焊锡的熔点比锡和镉的熔点低
C.焊锡的熔点比锡和铋熔点低
D.焊锡的熔点比铅、镉、铋和锡的熔点都低
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】在一定温度下体积不变的密闭容器中,可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)达到平衡状态的标志是
A. 各物质的浓度相等
B. A、B、C、D的浓度之比为1:3:2:2
C. 正反应速率与逆反应速率均为零
D. 正反应速率与逆反应速率相等
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。
下列说法不正确的是
A. 该反应是化合反应
B. 催化剂参加了化学反应过程
C. CH4→CH3COOH过程中,有C—H键的断裂和形成
D. ①→②过程中,形成了C—C键,断裂的化学键的总键能<形成的化学键的总键能
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】二甲醚和乙醇是同分异构体,其鉴别可采用化学方法及物理方法,下列鉴别方法中不能对二者进行鉴别的是
A.利用金属钠或者金属钾B.利用红外光谱法
C.利用质谱法D.利用核磁共振氢谱
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】向200 mL 2 mol·L-1 HNO3溶液中,逐渐加入铁粉至过量(假设生成的气体只有一种),在此过程中,n(Fe2+)随n(Fe)变化如右图所示。下列有关说法正确的是
A.该过程中产生标准状况下的氢气4.48 L
B.向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象
C.图中a=1.5、b =1.5
D.当加入铁粉n mol时(0.1<n<0.15),溶液中n(Fe3+)=(0.3-2n)mol
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】将含O2和CH4的混合气体充入有23.4g Na2O2的密闭容器中,电火花点燃,反应结束后,容器内于150℃时压强约为0,将残留物溶于水,无气体逸出。
(1)写出以上过程所涉及到的反应方程式__________________________________________ 。
(2)原混合气体中O2和CH4体积比为_______________________。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】将铜片在空气中灼烧变黑,趁热分别伸入①乙醇、②乙醛、③乙酸、④石灰水中,铜片质量发生变化的叙述正确的是( )
A. ①减小、②不变、③增加、④不变
B. ①不变、②增加、③减小、④增加
C. ①增加、②减小、③不变、④减小
D. ①不变、②减小、③增加、④减小
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com