Question

（12分）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

请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：
（1）写出该反应的平衡常数表达式K=              。
（2）前2s内的平均反应速率v(N₂)=_____________。
（3）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的       0（填写“>”、“<”、“=”）。
（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，请在表格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 ㎡·g-1
Ⅰ	280	1.2×10-3	5.8×10-3	82
Ⅱ			5.8×10-3	124
Ⅲ	350	1.2×10-3

 

Answer 1

（12分）
（1）　　　　　　　　　　　　　　（2分）
（2）1.88×10^－4mol/(L·s)　 　　　　　　　　　　　　（2分）
（3）＜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2分）
（4）C、D　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2分）
（5）Ⅱ  　280　　　       1.2×10^－3　　　　　　　 （2分）
Ⅲ　　5.80×10^－3　　　 124　　　              （2分）

试题分析：（1）根据平衡常数的表达式可得；（2）根据前两秒的NO的浓度变化量求出生成氮气的浓度变化量，再除以时间可得用氮气表示的平均反应速率；（3）该反应气体系数和是减小的，△S<0，要使反应能够自发进行，则必须△H<0；（4）该反应为放热反应，降低温度平衡向右移动，NO的转化率提高，该反应为气体系数和减小的反应，故缩小体积增大压强平衡向右移动，NO的转化率增大，故选CD；（5）保证四个量中的其中三个相同，研究另外一个对反应速率的影响，I和Ⅱ研究的是催化剂的比表面积对反应速率的影响，故其它条件都相同；选择Ⅲ和Ⅱ研究温度对反应速率的影响，故只有温度不同，其它条件均相同。