Question

【題目】超音速飛機在平流層飛行時，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：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）若1molNO和1molCO的總能量比1molCO2和0.5molN2的總能量大，則上述反應(yīng)的___0（填寫“>”、“<”、“=”）。

（2）前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N2）=_____________。

（3）計算4s時NO的轉(zhuǎn)化率為____________。

（4）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______（填序號）。

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

（5）由上表數(shù)據(jù)可知，該反應(yīng)在第______s達到化學(xué)平衡狀態(tài)。假如上述反應(yīng)在密閉恒容容器中進行，判斷該反應(yīng)是否達到平衡的依據(jù)為________（填序號）。

A．壓強不隨時間改變B．氣體的密度不隨時間改變

C．c（NO）不隨時間改變D．單位時間里消耗NO和CO的物質(zhì)的量相等

（6）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)計了三組實驗，部分實驗條件已經(jīng)填在下面實驗設(shè)計表中。

實驗編號	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		82
Ⅱ			5.80×10-3	124
Ⅲ	350			124

①請在上表格中填入剩余的實驗條件數(shù)據(jù)_____、_____、______、______、______。

②請在給出的坐標(biāo)圖中，畫出上表中的Ⅰ、Ⅱ兩個實驗條件下混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖，并標(biāo)明各條曲線的實驗編號________。

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】

反應(yīng)熱的正負可根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量的大小比較；能提高反應(yīng)速率的因素主要有增大濃度、使用催化劑、升高溫度、增大表面積、構(gòu)成原電池等，壓強能否改變反應(yīng)速率要看是否改變了濃度；反應(yīng)是否達到平衡可以從速率（正逆反應(yīng)速率是否相等）、量（是否保持不變）、壓強、氣體平均密度，氣體平均摩爾質(zhì)量、顏色等方面判斷；驗證多個因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，要控制變量做對比實驗，每組對比實驗只能有一個變量。

(1)反應(yīng)物比生成物的總能量大，說明是放熱反應(yīng)，<0；

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

(3)NO的轉(zhuǎn)化率等于反應(yīng)掉的NO除以原有總的NO，可列式=90% 。

(4)催化劑可以加快反應(yīng)速率，A正確；溫度越高，反應(yīng)速率越快，B正確，C錯誤；縮小容器體積，會增大各組分的濃度，濃度越高，反應(yīng)速率越快，D正確。

故答案選ABD；

(5)由表中數(shù)據(jù)可知，第4s后，反應(yīng)物的濃度不再變化，達到平衡；

A．恒溫恒壓下，壓強不變意味著氣體的總物質(zhì)的量不變，而該反應(yīng)兩邊的氣體計量數(shù)之和不同，氣體的總物質(zhì)的量不變說明達到平衡，A正確；

B．氣體的密度等于氣體的質(zhì)量除以體積，因為所有組分都是氣體，氣體的質(zhì)量不變，因為恒容容器，所以氣體不變，所以氣體的密度永遠不變，與平衡沒有關(guān)系，B錯誤；

C.c（NO）不變，意味著達到平衡，C正確；

D．因為NO和CO的化學(xué)計量數(shù)之比為1:1，且都是反應(yīng)物，所以單位時間里消耗NO和CO的物質(zhì)的量一定相等，不能說明達到平衡，D錯誤；

故答案：4；AC；

(6)①驗證多個因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，要控制變量做對比實驗。I和II因為催化劑的比表面積不同，所以其他條件應(yīng)該是一樣的，研究的是催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律；II和III因為溫度不一樣，所以其他條件應(yīng)該是一樣的，研究的是溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律；

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

②I和II的區(qū)別是催化劑的比表面積，催化劑加快反應(yīng)速率，所以II更快的達到平衡，但催化劑不影響平衡，所以I和II平衡時NO的濃度一樣，c（NO）變化曲線如圖：。