Question

18．汽車排放的尾氣為大氣污染源之一，目前，可利用以下化學原理解決尾氣：
2NO+2CO$\stackrel{催化劑}{?}$2CO₂+N₂．
（1）寫出CO₂的結構式O=C=O，N₂的電子式．
（2）一定條件下，在容積固定的容器中進行上述反應，CO濃度與時間關系如圖所示：
①則反應速率υ（a）、υ（b）、υ（c）的大小關系是υ（a）＞υ（b）=υ（c）；
②下列可說明反應到達圖中c點的是BC；
A．NO、CO、CO₂、N₂的濃度比值保持2：2：2：1不變
B．CO的濃度不再改變
C．反應消耗2molNO的同時消耗1molN₂
D．容器中的氣體質量或物質的量保持不變
（3）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】
A．不同的催化劑對同一反應的催化效率不同；
B．使用等質量相同的催化劑時，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(guī)律，設計了以下對比實驗．

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	達平衡時所用的時間min
Ⅰ	參照實驗	280	6.50×10-3	4.00×10-3	80	t
Ⅱ		280	6.50×10-3	4.00×10-3	120	0.5t
Ⅲ		360	6.50×10-3	4.00×10-3	80	0.2t

【結論】①實驗編號Ⅱ的實驗目的為探究催化劑比表面積對反應速率的影響．
②課題中探究外界條件對汽車尾氣轉化反應速率的影響的另一因素是溫度，且升高溫度反應速率將增大．（填“增大”、“減小”、“無影響”）．

Answer 1

分析 （1）CO₂為共價化合物，碳和氧之間存在2對共用電子對，據(jù)此寫出此分子的結構式；N₂分子氮原子間存在氮氮三鍵，均滿足8電子結構，據(jù)此寫出電子式；
（2）①該反應中，CO濃度逐漸減小，直至達到平衡狀態(tài)，根據(jù)圖象可知，b、c點達到平衡狀態(tài)，則a點反應速率一定大于b、c；
②bc點已經(jīng)達到平衡狀態(tài)，此時正逆反應速率相等，各組分的濃度不變，據(jù)此對各選項進行判斷；
（3）①對照試驗中需要控制變量，根據(jù)實驗Ⅰ、Ⅱ中不同的反應條件進行判斷實驗目的；
②根據(jù)實驗Ⅰ、Ⅲ的反應時間判斷溫度對該反應速率的影響

解答 解：（1）CO₂的結構式為O=C=O，N₂的電子式為；故答案為：O=C=O；；
（2）①該反應中，CO濃度逐漸減小，直至達到平衡狀態(tài)，根據(jù)圖象可知，b、c點達到平衡狀態(tài)，a點還沒有達到平衡狀態(tài)，則a點反應速率一定大于b、c，即：υ（a）＞υ（b）=υ（c），
故答案為：υ（a）＞υ（b）=υ（c）；
②根據(jù)圖象曲線變化可知，b、c兩點處于平衡狀態(tài)，
A．化學反應速率與化學計量數(shù)成正比，則反應過程中NO、CO、CO₂、N₂的濃度比值始終為2：2：2：1，所以無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．CO的濃度不再改變，說明正逆反應速率相等，已經(jīng)達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．反應消耗2molNO的同時消耗1molN₂，證明正反應速率與逆反應速率相等，各組分濃度不再變化，達到了平衡狀態(tài)，故C正確；
D．根據(jù)質量守恒定律可知容器中的氣體質量始終不變，但混合氣體的總物質的量不確定，達到平衡時才保持不變，故D錯誤；
故答案為：BC；
（3）①實驗Ⅰ和實驗Ⅱ的反應條件中，除了催化劑表面積大小不同以外，其它條件完全相同，說明實驗目的是探究催化劑比表面積對反應速率的影響，
故答案為：探究催化劑比表面積對反應速率的影響；
②根據(jù)實驗Ⅰ和實驗Ⅲ可知，反應在不同溫度下進行的，可見是探究溫度對速率的影響，且升高溫度后，達到平衡需要的時間少，說明升高溫度，反應速率增大，則反應時間減小，
故答案為：溫度；升高溫度；增大．

點評 本題考查化學平衡及其影響、化學平衡、化學反應速率的計算、影響反應速率的因素等知識，題目難度中等，試題知識點較多，充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗能力，注意熟練掌握影響化學平衡、化學反應速率的因素，能夠正確判斷化學平衡狀態(tài)．