Question

目前正研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO₂和N₂，化學(xué)方程式如下：
2NO+2CO

催化劑

2CO₂+N₂+Q．為了測(cè)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(cè)得不同時(shí)間的NO和CO濃度如下表：

時(shí)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(qǐng)回答下列問(wèn)題（均不考慮溫度變化對(duì)催化劑催化效率的影響）：
（1）前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N₂）=

 

；
（2）假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)下列措施能提高CO轉(zhuǎn)化率的是

 

；
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
（3）研究表明：在使用等質(zhì)量催化劑時(shí)，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(yàn)證溫度、催化劑比表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中；請(qǐng)?jiān)谙卤砜崭裰刑钊胧Ｓ嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)．

實(shí)驗(yàn) 編號(hào)	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	5.80×10-3	82
Ⅱ				124
Ⅲ	350			124

（4）請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出表中的三個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中CO濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線圖，并標(biāo)明各條曲線的實(shí)驗(yàn)編號(hào)．
（5）消除一氧化氮可以用在水的存在下通入氧氣加以除去．現(xiàn)將標(biāo)準(zhǔn)狀況下的一試管一氧化氮?dú)怏w倒置于水中，慢慢通入氧氣，溶液充滿整個(gè)試管，若不考慮溶質(zhì)的擴(kuò)散，則試管內(nèi)稀硝酸的濃度為

 

mol?L^-1；若繼續(xù)通入氧氣，將試管內(nèi)溶液排除一半，則剩余稀硝酸的濃度為

 

mol?L^-1．
（6）利用氨氣的還原性也可以除去氮氧化合物（NO_x），當(dāng)氨氣與NO_x等物質(zhì)的量恰好反應(yīng)生成氮?dú)夂退�，則x=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算,化學(xué)平衡建立的過(guò)程,物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線

專題：計(jì)算題,化學(xué)平衡專題

分析：（1）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的概念結(jié)合圖表數(shù)據(jù)分析計(jì)算一氧化氮的反應(yīng)速率，結(jié)合速率之比等于系數(shù)之比；
（2）提高NO轉(zhuǎn)化率．平衡正向進(jìn)行；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證溫度、催化劑比表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，則應(yīng)保證濃度相同，然后相同溫度時(shí)比較催化劑比表面積，相同催化劑比表面積時(shí)比較溫度；
（4）利用影響化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的因素來(lái)分析圖象，利用影響化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的因素來(lái)分析、完成實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中NO濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線圖．
（5）據(jù)原子守恒，NO的物質(zhì)的量與硝酸的物質(zhì)的量相同，假設(shè)試管體積為VL，可以求算出NO氣體的物質(zhì)的量；充入氧氣排出

1

2

體積的溶液，剩余溶液濃度不變；
（6）依據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒解答．

解答： 解：（1）前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速度v（NO）=

(1.00×10-3-2.50×10-4)mol/L

2s

=3.75×10^-4mol/L?s：v（N₂）：v（NO）=1：2得到v（N₂）=1.875×10^-4mol/L?s，
故答案為：1.875×10^-4mol/L?s；
（2）（4）2NO+2CO?2CO₂+N₂反應(yīng)中能提高NO轉(zhuǎn)化率的選項(xiàng)分析為：
A．選用更有效的催化劑，只能改變反應(yīng)速率，不能改變平衡，故A錯(cuò)誤；
B．反應(yīng)時(shí)放熱反應(yīng)，升高反應(yīng)體系的溫度，平衡逆向進(jìn)行，一氧化氮轉(zhuǎn)化率減小，故B錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)時(shí)放熱反應(yīng)，降低反應(yīng)體系的溫度，平衡正向進(jìn)行，一氧化氮轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
D．縮小容器的體積，壓強(qiáng)增大，平衡向氣體體積見(jiàn)效的方向進(jìn)行，平衡正向進(jìn)行，一氧化氮轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；
故選CD；
（3）因Ⅰ、Ⅱ比表面積不同，則應(yīng)控制溫度相同，所有濃度應(yīng)控制相同來(lái)驗(yàn)證催化劑比表面積對(duì)速率的影響；
Ⅱ、Ⅲ比表面積相同，溫度不同，則所有濃度應(yīng)控制相同來(lái)驗(yàn)證反應(yīng)溫度對(duì)速率的影響；，
故答案為：280；1.20×10^-3；5.80×10^-3；1.20×10^-3；5.80×10^-3；
（4）因Ⅰ、Ⅱ溫度相同，催化劑對(duì)平衡移動(dòng)無(wú)影響，則平衡不移動(dòng)，但Ⅱ的速率大，則Ⅱ先達(dá)到化學(xué)平衡，Ⅰ、Ⅱ達(dá)平衡時(shí)NO的濃度相同，NO起始濃度為1.20×10^-3；Ⅰ、Ⅱ與Ⅲ的起始濃度相同，Ⅲ催化劑的比表面積等于Ⅱ大于Ⅰ，溫度高于Ⅰ和Ⅱ，反應(yīng)放熱，升溫時(shí)NO轉(zhuǎn)化率降低，達(dá)到平衡所用時(shí)間短，所以，
表中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中NO濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線圖為：；
故答案為：；
（5）據(jù)原子守恒，NO的物質(zhì)的量與硝酸的物質(zhì)的量相同，假設(shè)試管體積為VL，則n（NO）=n（HNO₃）=

VL

22.4mol?L-1

=

V

22.4

mol，溶液充滿整個(gè)試管，則硝酸溶液的體積為VL，則硝酸溶液的濃度為：

V 22.4 mol

VL

=0.045mol/L，充入氧氣排出

1

2

體積的溶液，剩余溶液濃度不變，故答案為：0.045；0.045；
（6）假設(shè)有氨氣1mol，氨氣與NO_x等物質(zhì)的量恰好反應(yīng)生成氮?dú)夂退�，則1mol氨氣失去電子1.5mol，據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子守恒，1molNO_x得電子1.5mol，所以x=1.5，故答案為：1.5．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了反應(yīng)速率、反應(yīng)方向、化學(xué)平衡等知識(shí)，并注重考查了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)化學(xué)的設(shè)計(jì)思路，充分體現(xiàn)了新課程變化，同時(shí)又注重了對(duì)高考熱點(diǎn)的考查，本題難度中等．