Question

【题目】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（g）+2CO（g） 2CO2（g）+N2（g）△H＜0
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）	1.00×10﹣3	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

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2s内的平均反应速率υ（N2）= ， CO的平衡转化率为 ． （结果均保留两位有效数字）
（2）写出该反应的平衡常数K的表达式 ．
（3）假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是 ．
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．某同学设计了三组实验，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）	CO初始浓度 （mol/L）	催化剂的比表面积（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以上三组实验的实验目的是 ．
②请在给出的坐标图中，画出上表中的第三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 ．

Answer 1

【答案】
（1）1.875×10﹣4mol/（L?s）,25%
（2）K=
（3）C,D
（4）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,
【解析】解：（1）前2s内的平均反应速率υ（CO）= =0.375 mol/（L．s），根据同一段时间内各物质的反应速率之比等于其计量数之比得υ（N2）= υ（CO）= ×0.375 mol/（L．s）=1.875×10﹣4mol/（Ls），

参加反应的c（CO）=（3.60﹣2.70）×10﹣3mol/L，CO转化率= ×100%= =25%；
（2）化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，则K= ；
（3）A．选用更有效的催化剂只改变化学反应速率，不影响平衡移动，则不能提高CO转化率，故A错误；B．升高反应体系的温度，平衡逆向移动，降低CO转化率，故B错误；

C．降低反应体系的温度，平衡正向移动，提高CO转化率，故C正确；

D．缩小容器的体积，增大压强平衡正向移动，提高CO转化率，故D正确；
（4）①利用控制变量法分析解答，Ⅰ、Ⅱ研究的是催化剂的比表面积对速率的影响，Ⅱ、Ⅲ的催化剂比表面积相同，研究的是温度对速率的影响，Ⅰ、Ⅲ催化剂的比表面积不同，温度不同，研究温度、催化剂的比表面积对反应速率的影响，故目的是：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；

②Ⅱ与Ⅰ温度相同，平衡不移动，平衡浓度相同，但Ⅱ催化剂比表面积增大，达平衡时间短，

Ⅲ与Ⅱ的催化剂比表面积相同，Ⅲ温度高，温度升高，不仅达平衡时间缩短，平衡向左移动，使NO的平衡浓度也增大，三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为：

；
所以答案是：（1）1.875×10﹣4mol/（Ls）；25%；（2）；（3）CD；（4）①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；②
【考点精析】本题主要考查了化学平衡的计算的相关知识点，需要掌握反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%才能正确解答此题．