Question

16．根据我国目前汽车业发展速度，预计2020年汽车保有量超过2亿辆，中国已成为全球最大的汽车市场．因此，如何有效处理汽车排放的尾气，是需要进行研究的一项重要课题．目前，汽车厂滴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$\frac{\underline{\;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）	同质量的同种催化剂的比表面积m2/g
Ⅰ	为以下实验作参照	280	6.5×10-3	4.00×10-3	80
Ⅱ	探究同质量的同种催化剂的比表面积对尾气转化速率的影响	280	6.5×10-3	4.00×10-3	120
Ⅲ	探究温度对尾气转化速率的影响	360	6.5×10-3	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）由图可知，第Ⅰ组实验中，CO的平衡浓度为1.00×10^-3mol/L，计算达平衡时NO的浓度为3.5×10^-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）实验目的是：探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，应采取控制变量法进行研究，实验I、Ⅱ催化剂比表面积不同，其它条件相同，实验Ⅰ、Ⅲ温度不同，其它条件应相同；不同的条件即为探究该条件对尾气转化速率的影响；
（2）由方程式可知△c（CO）=△c（NO），平衡时NO浓度=NO起始浓度-NO浓度变化量；
（3）由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂比表面积，缩短到达平衡的时间，汽车尾气转化速率增大．

解答 解：（1）实验目的是：探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，应采取控制变量法进行研究，实验I、Ⅱ催化剂比表面积不同，其它条件相同，实验Ⅰ、Ⅲ温度不同，其它条件应相同，不同的条件即为探究该条件对尾气转化速率的影响，则：

实验编号	实验目的	T/℃	NO初始浓度（mol/L）	CO初始浓度（mol/L）	同质量的同种催化剂的比表面积m2/g
Ⅰ	为以下实验作参照	280	6.5×10-3	4.00×10-3	80
Ⅱ	探究同质量的同种催化剂的比表面积对尾气转化速率的影响	280	6.5×10-3	4.00×10-3	120
Ⅲ	探究温度对尾气转化速率的影响	360	6.5×10-3	4.00×10-3	80

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）	同质量的同种催化剂的比表面积m2/g
Ⅰ	为以下实验作参照	280	6.5×10-3	4.00×10-3	80
Ⅱ	探究同质量的同种催化剂的比表面积对尾气转化速率的影响	280	6.5×10-3	4.00×10-3	120
Ⅲ	探究温度对尾气转化速率的影响	360	6.5×10-3	4.00×10-3	80

；
（2）由方程式可知△c（NO）=△c（CO）=4.00×10^-3mol/L-1.00×10^-3mol/L=3.00×10^-3mol/L，故平衡时NO浓度=6.5×10^-3mol/L-3.00×10^-3mol/L=3.5×10^-3mol/L，故答案为：3.5×10^-3mol/L；
（3）由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂比表面积，缩短到达平衡的时间，汽车尾气转化速率增大，故答案为：增大．

点评 本题考查化学平衡计算、影响外界条件对反应速率的影响等，注意利用控制变量法分析解答，难度中等．