Question

2．目前，汽车厂商常利用催化技术将尾气中的NO和CO转化成CO₂和N₂，化学方程式如下：2NO+2CO$\stackrel{催化剂}{?}$2CO₂+N₂．为研究如何提高该转化过程反应速率，某课题组进行了以下实验探究．
【资料查阅】
①不同的催化剂对同一反应的催化效率不同；
②使用相同的催化剂，当催化剂质量相等时，催化剂的比表面积对催化效率有影响．
【实验设计】课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，设计了以下对比实验．
（1）完成以下实验设计表（表中不要留空格）．

实验编号	实验目的	T/℃	NO初始浓度 mol/L	CO初始浓度 mol/L	同种催化剂的比表面积m2/g
Ⅰ	为以下实验作参照	280	6.50×10-3	4.00×10-3	80
Ⅱ	探究催化剂比表面积对尾气转化速率的影响	280	6.50×10-3	4.00×10-3	120
Ⅲ	探究温度对尾气转化速率的影响	360	6.50×10-3	4.00×10-3	80

【图象分析与结论】利用气体传感器测定了三组实验中CO浓度随时间变化的曲线图，如下：
（2）计算第Ⅰ组实验中，达平衡时NO的浓度为3.50×10^-3mol/L；
（3）由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂比表面积，汽车尾气转化速率增大（填“增大”、“减小”、“无影响”）．

Answer 1

分析 （1）根据影响反应速率的因素有浓度、压强、温度和催化剂的比表面积，而要想探究一种影响因素，必须保持其他影响因素是一致的来分析；
（2）根据第Ⅰ组实验中，达平衡时CO的平衡浓度为1.00×10^-3mol/L，可得出CO的浓度该变量，再根据在一个反应中，各物质的浓度的该变量之比等于计量数之比即可求出NO的浓度的该变量，从而求出NO的平衡浓度；
（3）由图象可知，增大催化剂比表面积后，缩短了到达平衡的时间，故增大了反应速率．

解答 解：（Ⅰ）（1）探究一种影响因素，必须保持其他影响因素是一致，通过对比Ⅱ和Ⅰ的条件可知，两者的区别是催化剂的比表面积不同，故其他的影响因素均应相同，故Ⅱ中温度为280T，NO初始浓度为6.50×10^-3mol/L，CO初始浓度为4.00×10^-3mol/L，而且Ⅱ探究的是催化剂比表面积对尾气转化速率的影响，
故答案为：

实验编号	实验目的	T/℃	NO初始浓度 mol/L	CO初始浓度 mol/L	同种催化剂的比表面积m2/g
Ⅰ	为以下实验作参照
Ⅱ	探究催化剂比表面积对尾气转化速率的影响	280	6.50×10-3	4.00×10-3
Ⅲ

（2）通过图象可知，平衡时CO的平衡浓度为1.00×10^-3mol/L，可得出CO的浓度该变量△c（CO）=4.00×10^-3mol/L-1.00×10^-3mol/L=3.00×10^-3mol/L，在一个反应中，各物质的浓度的该变量之比等于计量数之比，故NO的浓度的该变量△c（NO）=3.00×10^-3mol/L，故NO的平衡浓度c（NO）=6.50×10^-3mol/L-3.00×10^-3mol/L=3.50×10^-3mol/L，
故答案为：3.50×10^-3mol/L；
（3）由图象可知，增大催化剂比表面积后，缩短了到达平衡的时间，故增大了反应速率，
故答案为：增大．

点评 本题考查了影响反应速率的因素，题目难度中等，注意掌握影响化学反应速率的因素，明确设计对照试验原则：要探究一种影响因素，必须保持其他影响因素完全相同．