Question

目前正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+2CO

催化剂

2CO₂+N₂+Q．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浓度如下表：

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2s内的平均反应速率v（N₂）=

 

；
（2）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CO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
（3）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；请在下表空格中填入剩余的实验条件数据．

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 （ m2?g-1）
Ⅰ	280	1.20×10-3	5.80×10-3	82
Ⅱ				124
Ⅲ	350			124

（4）请在图中画出表中的三个实验条件下混合气体中CO浓度随时间变化的趋势曲线图，并标明各条曲线的实验编号．
（5）消除一氧化氮可以用在水的存在下通入氧气加以除去．现将标准状况下的一试管一氧化氮气体倒置于水中，慢慢通入氧气，溶液充满整个试管，若不考虑溶质的扩散，则试管内稀硝酸的浓度为

 

mol?L^-1；若继续通入氧气，将试管内溶液排除一半，则剩余稀硝酸的浓度为

 

mol?L^-1．
（6）利用氨气的还原性也可以除去氮氧化合物（NO_x），当氨气与NO_x等物质的量恰好反应生成氮气和水，则x=

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,化学方程式的有关计算,化学平衡建立的过程,物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：计算题,化学平衡专题

分析：（1）依据化学反应速率的概念结合图表数据分析计算一氧化氮的反应速率，结合速率之比等于系数之比；
（2）提高NO转化率．平衡正向进行；
（3）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；
（4）利用影响化学反应速率及化学平衡的因素来分析图象，利用影响化学反应速率及化学平衡的因素来分析、完成实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图．
（5）据原子守恒，NO的物质的量与硝酸的物质的量相同，假设试管体积为VL，可以求算出NO气体的物质的量；充入氧气排出

1

2

体积的溶液，剩余溶液浓度不变；
（6）依据氧化还原反应中得失电子守恒解答．

解答： 解：（1）前2s内的平均反应速度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，
故答案为：1.875×10^-4mol/L?s；
（2）（4）2NO+2CO?2CO₂+N₂反应中能提高NO转化率的选项分析为：
A．选用更有效的催化剂，只能改变反应速率，不能改变平衡，故A错误；
B．反应时放热反应，升高反应体系的温度，平衡逆向进行，一氧化氮转化率减小，故B错误；
C．反应时放热反应，降低反应体系的温度，平衡正向进行，一氧化氮转化率增大，故C正确；
D．缩小容器的体积，压强增大，平衡向气体体积见效的方向进行，平衡正向进行，一氧化氮转化率增大，故D正确；
故选CD；
（3）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；
Ⅱ、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：280；1.20×10^-3；5.80×10^-3；1.20×10^-3；5.80×10^-3；
（4）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，NO起始浓度为1.20×10^-3；Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ的起始浓度相同，Ⅲ催化剂的比表面积等于Ⅱ大于Ⅰ，温度高于Ⅰ和Ⅱ，反应放热，升温时NO转化率降低，达到平衡所用时间短，所以，
表中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ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：；
故答案为：；
（5）据原子守恒，NO的物质的量与硝酸的物质的量相同，假设试管体积为VL，则n（NO）=n（HNO₃）=

VL

22.4mol?L-1

=

V

22.4

mol，溶液充满整个试管，则硝酸溶液的体积为VL，则硝酸溶液的浓度为：

V 22.4 mol

VL

=0.045mol/L，充入氧气排出

1

2

体积的溶液，剩余溶液浓度不变，故答案为：0.045；0.045；
（6）假设有氨气1mol，氨气与NO_x等物质的量恰好反应生成氮气和水，则1mol氨气失去电子1.5mol，据氧化还原反应中电子守恒，1molNO_x得电子1.5mol，所以x=1.5，故答案为：1.5．

点评：本题综合考查了反应速率、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，本题难度中等．