Question

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，化学方程式如下：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） 前3s的平均反应速率v(N₂)＝_____________。(答案保留2位小数)

（2） 计算4s时CO的转化率α ＝               。

（3） 下列措施能提高NO和CO转变成CO₂和N₂的反应速率的是(     )

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

（4） 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/m^2·g^-1
Ⅰ	280	1.20×10^-3	5.80×10^-3	82
Ⅱ				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，并标明各条曲线是实验编号。

Answer

（1）1.42×10-4mol/(L·s)

（2）25%

（3）ABD

（4）①(2分)II:280、1.20×10-3、5.80×10-3Ⅲ:1.2×10-3、5.80×10-3

②。

【解析】

试题分析：（1）前3s内的平均反应速度v(NO)==2.83×10-4mol/(L•s)。v(N2):v(NO)=1:2得到v(N2)=1.42×10-4mol/(L•s)，故答案为：1.42×10-4mol/(L•s)；

（2）依据化学平衡三段式列式计算，

2NO + 2CO 2CO2 + N2

起始量(mol/L) 10×10-4 3.6×10-3 0 0

变化量(mol/L) 9×10-4 9×10-4 9×10-4 4.5×10-4

平衡量(mol/L) 1×10-4 2.7××10-3 9×10-4 4.5×10-4

CO的转化率=×100%=25%，故答案为：25%；

（3）A．选用更有效的催化剂，能增大反应速率，故A正确；B．升高反应体系的温度，反应速率加快，故B正确；C．降低反应体系的温度，反应速率减慢，故C错误；D．缩小容器的体积，压强增大，反应速率加快，故D正确；故选ABD。

（4）①因Ⅰ、Ⅱ比表面积不同，则应控制温度相同，所有浓度应控制相同来验证催化剂比表面积对速率的影响；

I、Ⅲ比表面积相同，温度不同，则所有浓度应控制相同来验证反应温度对速率的影响，

故答案为：

实验编号

T(℃)

NO初始浓度(mol/L)

CO初始浓度(mol/L)

催化剂的比表面(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

②因Ⅰ、Ⅱ温度相同，催化剂对平衡移动无影响，则平衡不移动，但Ⅱ的速率大，则Ⅱ先达到化学平衡，Ⅰ、Ⅱ达平衡时NO的浓度相同；图象为，故答案为：。

【考点定位】考查化学平衡的计算、化学反应速率的影响因素

【名师点晴】本题综合考查反应速率、反应方向、化学平衡等知识，并注重考查了学生对实验化学的设计思路，充分体现了新课程变化，同时又注重了对高考热点的考查，是较好的一道综合题，本题的难点是（4），（4）①根据实验目的验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，则应保证浓度相同，然后相同温度时比较催化剂比表面积，相同催化剂比、表面积时比较温度；②Ⅰ、Ⅱ温度相同，平衡不移动，但Ⅱ的速率大；Ⅲ的温度高，速率最大且平衡逆移，c(NO)增大。