Question

【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：2NO+2CO2CO2+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）若1molNO和1molCO的总能量比1molCO2和0.5molN2的总能量大，则上述反应的___0（填写“>”、“<”、“=”）。

（2）前2s内的平均反应速率v（N2）=_____________。

（3）计算4s时NO的转化率为____________。

（4）下列措施能提高NO和CO转变成CO2和N2的反应速率的是______（填序号）。

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）由上表数据可知，该反应在第______s达到化学平衡状态。假如上述反应在密闭恒容容器中进行，判断该反应是否达到平衡的依据为________（填序号）。

A．压强不随时间改变B．气体的密度不随时间改变

C．c（NO）不随时间改变D．单位时间里消耗NO和CO的物质的量相等

（6）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。

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
Ⅰ	280	1.20×10-3		82
Ⅱ			5.80×10-3	124
Ⅲ	350			124

①请在上表格中填入剩余的实验条件数据_____、_____、______、______、______。

②请在给出的坐标图中，画出上表中的Ⅰ、Ⅱ两个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图，并标明各条曲线的实验编号________。

Answer 1

【答案】< 1.87510-4mol·L-1·s-1 90% ABD 4 AC 5.8010-3 280 1.2010-3 1.2010-3 5.8010-3

【解析】

反应热的正负可根据反应物和生成物的总能量的大小比较；能提高反应速率的因素主要有增大浓度、使用催化剂、升高温度、增大表面积、构成原电池等，压强能否改变反应速率要看是否改变了浓度；反应是否达到平衡可以从速率（正逆反应速率是否相等）、量（是否保持不变）、压强、气体平均密度，气体平均摩尔质量、颜色等方面判断；验证多个因素对化学反应速率的影响规律，要控制变量做对比实验，每组对比实验只能有一个变量。

(1)反应物比生成物的总能量大，说明是放热反应，<0；

(2)V(N2）=0.5V(NO)= =1.87510-4mol· L-1· s-1。

(3)NO的转化率等于反应掉的NO除以原有总的NO，可列式=90% 。

(4)催化剂可以加快反应速率，A正确；温度越高，反应速率越快，B正确，C错误；缩小容器体积，会增大各组分的浓度，浓度越高，反应速率越快，D正确。

故答案选ABD；

(5)由表中数据可知，第4s后，反应物的浓度不再变化，达到平衡；

A．恒温恒压下，压强不变意味着气体的总物质的量不变，而该反应两边的气体计量数之和不同，气体的总物质的量不变说明达到平衡，A正确；

B．气体的密度等于气体的质量除以体积，因为所有组分都是气体，气体的质量不变，因为恒容容器，所以气体不变，所以气体的密度永远不变，与平衡没有关系，B错误；

C.c（NO）不变，意味着达到平衡，C正确；

D．因为NO和CO的化学计量数之比为1:1，且都是反应物，所以单位时间里消耗NO和CO的物质的量一定相等，不能说明达到平衡，D错误；

故答案：4；AC；

(6)①验证多个因素对化学反应速率的影响规律，要控制变量做对比实验。I和II因为催化剂的比表面积不同，所以其他条件应该是一样的，研究的是催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律；II和III因为温度不一样，所以其他条件应该是一样的，研究的是温度对化学反应速率的影响规律；

故答案是：5.8010-3 ，280，1.2010-3 ，1.2010-3 ，5.8010-3 ；

②I和II的区别是催化剂的比表面积，催化剂加快反应速率，所以II更快的达到平衡，但催化剂不影响平衡，所以I和II平衡时NO的浓度一样，c（NO）变化曲线如图：。