Question

2015秋•营山县校级月考）（I）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+2CO2CO₂+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m^2/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		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）由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂比表面积，汽车尾气转化速率          （填“增大”、“减小”、“无影响”）．

（II）随着世界粮食需求量的增长，农业对化学肥料的需求量越来越大，其中氮肥是需求量最大的一种化肥．而氨的合成为氮肥的生产工业奠定了基础，其原理为：N₂+3H₂⇌2NH₃

（1）在N₂+3H₂⇌2NH₃的反应中，一段时间后，NH₃的浓度增加了0.9mol•L^﹣1．用N₂表示其反应速率为0.15mol•L^﹣1•s^﹣1，则所经过的时间为              ；

A.2s         B.3s         C.4s          D.6s

（2）下列4个数据是在不同条件下测得的合成氨反应的速率，其中反应最快的是           ．

A．v（H₂）=0.1mol•L^﹣1•min^﹣1          B．v（N₂）=0.1mol•L^﹣1•min^﹣1

C．v（NH₃）=0.15mol•L^﹣1•min^﹣1        D．v（N₂）=0.002mol•L^﹣1•s^﹣1

Answer

（I）（1）280；（2）3.5×10﹣3mol/L；

（3）增大；（II）（1）B；（2）D

【解析】（I）（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，故Ⅱ中的温度为280℃，

（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，

（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，

（II）（1）由于v（N2）=0.15mol/（L•s），速率之比等于化学计量数之比，所以v（NH3）=2v（N2）=2×0.15mol/（L•s）=0.3mol/（L•s），所以反应所经历的时间为=3s，

（2）反应为N2（g）+3H2（g） 2NH3（g），以氢气的反应速率为标准进行判断．

A．v（H2）=0.1mol•L﹣1•min﹣1；

B．v（N2）=0.1mol•L﹣1•min﹣1，反应速率之比等于其计量数之比，所以v（H2）=3v（N2）=0.3mol•L﹣1•min﹣1；

C．v（NH3）=0.15mol•L﹣1•min﹣1，反应速率之比等于其计量数之比，所以v（H2）=v（NH3）=0.225mol/（L•min）；

D．v（N2）=0.002mol•L﹣1•s﹣1=0.12mol•L﹣1•min﹣1，反应速率之比等于其计量数之比，所以v（H2）=3v（N2）=0.36mol/（L•min），所以反应速率最快的是D，故选D．

【点评】本题考查化学平衡计算、外界条件对反应速率的影响、化学反应速率计算、反应速率快慢比较等，I中注意利用控制变量法分析解答，反应速率快慢比较中速率与其化学计量数的比值越大，表示反应速率越快，难度中等．