Question

【題目】超音速飛機(jī)在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層�？茖W(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2，化學(xué)方程式如下：2NO + 2CO2CO2 + N2。為了測定在某種催化劑作用下的反應(yīng)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	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

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） 前3s的平均反應(yīng)速率v(N2)＝_____________。(答案保留2位小數(shù))

（2） 計(jì)算4s時CO的轉(zhuǎn)化率α ＝ 。

（3） 下列措施能提高NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2的反應(yīng)速率的是( )

A.選用更有效的催化劑 B.升高反應(yīng)體系的溫度

C．降低反應(yīng)體系的溫度 D.縮小容器的體積

（4） 研究表明：在使用等質(zhì)量催化劑時，增大催化劑比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。為了分別驗(yàn)證溫度、催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中。

實(shí)驗(yàn)編號	T/℃	NO初始濃度/mol·L-1	CO初始濃度/ mol·L-1	催化劑的比表面積/m2·g-1
Ⅰ	280	1.20×10-3	5.80×10-3	82
Ⅱ				124
Ⅲ	350			124

①請?jiān)谏媳砀裰刑钊胧Ｓ嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)。

②請?jiān)诮o出的坐標(biāo)圖中，畫出上表中的Ⅰ、Ⅱ兩個實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖，并標(biāo)明各條曲線是實(shí)驗(yàn)編號。

Answer 1

【答案】（1）1.42×10-4mol/(L·s)

（2）25%

（3）ABD

（4）①(2分)II:280、1.20×10-3、5.80×10-3Ⅲ:1.2×10-3、5.80×10-3

②。

【解析】

試題分析：（1）前3s內(nèi)的平均反應(yīng)速度v(NO)==2.83×10-4mol/(Ls)。v(N2):v(NO)=1:2得到v(N2)=1.42×10-4mol/(Ls)，故答案為：1.42×10-4mol/(Ls)；

（2）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，

2NO + 2CO 2CO2 + N2

起始量(mol/L) 10×10-4 3.6×10-3 0 0

變化量(mol/L) 9×10-4 9×10-4 9×10-4 4.5×10-4

平衡量(mol/L) 1×10-4 2.7××10-3 9×10-4 4.5×10-4

CO的轉(zhuǎn)化率=×100%=25%，故答案為：25%；

（3）A．選用更有效的催化劑，能增大反應(yīng)速率，故A正確；B．升高反應(yīng)體系的溫度，反應(yīng)速率加快，故B正確；C．降低反應(yīng)體系的溫度，反應(yīng)速率減慢，故C錯誤；D．縮小容器的體積，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率加快，故D正確；故選ABD。

（4）①因Ⅰ、Ⅱ比表面積不同，則應(yīng)控制溫度相同，所有濃度應(yīng)控制相同來驗(yàn)證催化劑比表面積對速率的影響；

I、Ⅲ比表面積相同，溫度不同，則所有濃度應(yīng)控制相同來驗(yàn)證反應(yīng)溫度對速率的影響，

故答案為：

實(shí)驗(yàn)編號	T(℃)	NO初始濃度(mol/L)	CO初始濃度(mol/L)	催化劑的比表面(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

②因Ⅰ、Ⅱ溫度相同，催化劑對平衡移動無影響，則平衡不移動，但Ⅱ的速率大，則Ⅱ先達(dá)到化學(xué)平衡，Ⅰ、Ⅱ達(dá)平衡時NO的濃度相同；圖象為，故答案為：。