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．科學家正在研究利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉變成CO2和N2 ， 化學方程式如下：2NO（g）+2CO（g） 2CO2（g）+N2（g）△H＜0
為了測定在某種催化劑作用下的反應速率，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）	1.00×10﹣3	4.50×10﹣4	2.50×10﹣4	1.50×10﹣4	1.00×10﹣4	1.00×10﹣4
c（CO） （mol/L）	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2s內的平均反應速率υ（N2）= ， CO的平衡轉化率為 ． （結果均保留兩位有效數字）
（2）寫出該反應的平衡常數K的表達式 ．
（3）假設在密閉容器中發生上述反應，達到平衡時下列措施能提高NO轉化率的是 ．
A.選用更有效的催化劑
B.升高反應體系的溫度
C.降低反應體系的溫度
D.縮小容器的體積
（4）研究表明：在使用等質量催化劑時，增大催化劑比表面積可提高化學反應速率．某同學設計了三組實驗，實驗條件已經填在下面實驗設計表中．

實驗 編號	T（℃）	NO初始濃度 （mol/L）	CO初始濃度 （mol/L）	催化劑的比表面積（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

①以上三組實驗的實驗目的是 ．
②請在給出的坐標圖中，畫出上表中的第三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 ．

Answer 1

【答案】
（1）1.875×10﹣4mol/（L?s）,25%
（2）K=
（3）C,D
（4）分別驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規律,
【解析】解：（1）前2s內的平均反應速率υ（CO）= =0.375 mol/（L．s），根據同一段時間內各物質的反應速率之比等于其計量數之比得υ（N2）= υ（CO）= ×0.375 mol/（L．s）=1.875×10﹣4mol/（Ls），

參加反應的c（CO）=（3.60﹣2.70）×10﹣3mol/L，CO轉化率= ×100%= =25%；
（2）化學平衡常數K等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，則K= ；
（3）A．選用更有效的催化劑只改變化學反應速率，不影響平衡移動，則不能提高CO轉化率，故A錯誤；B．升高反應體系的溫度，平衡逆向移動，降低CO轉化率，故B錯誤；

C．降低反應體系的溫度，平衡正向移動，提高CO轉化率，故C正確；

D．縮小容器的體積，增大壓強平衡正向移動，提高CO轉化率，故D正確；
（4）①利用控制變量法分析解答，Ⅰ、Ⅱ研究的是催化劑的比表面積對速率的影響，Ⅱ、Ⅲ的催化劑比表面積相同，研究的是溫度對速率的影響，Ⅰ、Ⅲ催化劑的比表面積不同，溫度不同，研究溫度、催化劑的比表面積對反應速率的影響，故目的是：分別驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規律；

②Ⅱ與Ⅰ溫度相同，平衡不移動，平衡濃度相同，但Ⅱ催化劑比表面積增大，達平衡時間短，

Ⅲ與Ⅱ的催化劑比表面積相同，Ⅲ溫度高，溫度升高，不僅達平衡時間縮短，平衡向左移動，使NO的平衡濃度也增大，三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為：

；
所以答案是：（1）1.875×10﹣4mol/（Ls）；25%；（2）；（3）CD；（4）①分別驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規律；②
【考點精析】本題主要考查了化學平衡的計算的相關知識點，需要掌握反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%才能正確解答此題．