Question

2．目前，汽車廠商常利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉化成CO₂和N₂，化學方程式如下：2NO+2CO$\stackrel{催化劑}{?}$2CO₂+N₂．為研究如何提高該轉化過程反應速率，某課題組進行了以下實驗探究．
【資料查閱】
①不同的催化劑對同一反應的催化效率不同；
②使用相同的催化劑，當催化劑質量相等時，催化劑的比表面積對催化效率有影響．
【實驗設計】課題組為探究某些外界條件對汽車尾氣轉化反應速率的影響規律，設計了以下對比實驗．
（1）完成以下實驗設計表（表中不要留空格）．

實驗編號	實驗目的	T/℃	NO初始濃度 mol/L	CO初始濃度 mol/L	同種催化劑的比表面積m2/g
Ⅰ	為以下實驗作參照	280	6.50×10-3	4.00×10-3	80
Ⅱ	探究催化劑比表面積對尾氣轉化速率的影響	280	6.50×10-3	4.00×10-3	120
Ⅲ	探究溫度對尾氣轉化速率的影響	360	6.50×10-3	4.00×10-3	80

【圖象分析與結論】利用氣體傳感器測定了三組實驗中CO濃度隨時間變化的曲線圖，如下：
（2）計算第Ⅰ組實驗中，達平衡時NO的濃度為3.50×10^-3mol/L；
（3）由曲線Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化劑比表面積，汽車尾氣轉化速率增大（填“增大”、“減小”、“無影響”）．

Answer 1

分析 （1）根據影響反應速率的因素有濃度、壓強、溫度和催化劑的比表面積，而要想探究一種影響因素，必須保持其他影響因素是一致的來分析；
（2）根據第Ⅰ組實驗中，達平衡時CO的平衡濃度為1.00×10^-3mol/L，可得出CO的濃度該變量，再根據在一個反應中，各物質的濃度的該變量之比等于計量數之比即可求出NO的濃度的該變量，從而求出NO的平衡濃度；
（3）由圖象可知，增大催化劑比表面積后，縮短了到達平衡的時間，故增大了反應速率．

解答 解：（Ⅰ）（1）探究一種影響因素，必須保持其他影響因素是一致，通過對比Ⅱ和Ⅰ的條件可知，兩者的區別是催化劑的比表面積不同，故其他的影響因素均應相同，故Ⅱ中溫度為280T，NO初始濃度為6.50×10^-3mol/L，CO初始濃度為4.00×10^-3mol/L，而且Ⅱ探究的是催化劑比表面積對尾氣轉化速率的影響，
故答案為：

實驗編號	實驗目的	T/℃	NO初始濃度 mol/L	CO初始濃度 mol/L	同種催化劑的比表面積m2/g
Ⅰ	為以下實驗作參照
Ⅱ	探究催化劑比表面積對尾氣轉化速率的影響	280	6.50×10-3	4.00×10-3
Ⅲ

（2）通過圖象可知，平衡時CO的平衡濃度為1.00×10^-3mol/L，可得出CO的濃度該變量△c（CO）=4.00×10^-3mol/L-1.00×10^-3mol/L=3.00×10^-3mol/L，在一個反應中，各物質的濃度的該變量之比等于計量數之比，故NO的濃度的該變量△c（NO）=3.00×10^-3mol/L，故NO的平衡濃度c（NO）=6.50×10^-3mol/L-3.00×10^-3mol/L=3.50×10^-3mol/L，
故答案為：3.50×10^-3mol/L；
（3）由圖象可知，增大催化劑比表面積后，縮短了到達平衡的時間，故增大了反應速率，
故答案為：增大．

點評 本題考查了影響反應速率的因素，題目難度中等，注意掌握影響化學反應速率的因素，明確設計對照試驗原則：要探究一種影響因素，必須保持其他影響因素完全相同．