Question

19．某课题组通过实验探究外界条件变化对化学反应速率产生的影响．
【实验设计】以2NO+2CO$\stackrel{催化剂}{?}$2C0₂+N₂为研究对象，

实验编号	实验目的	T/℃	NO初始浓度mol/L	CO初始浓度mol/L	同种催化剂的比表面积m2/g
Ⅰ	为以下实验作参照	280	6.50×10-3	4.00×10-3	80
Ⅱ			6.50×10-3	4.00×10-3	120
Ⅲ	探究温度对反应速率的影响	360			80

【图象分析与结论】测定了三组实验中CO浓度随时间变化的曲线图如图：
请回答下列问题
（1）完成【实验设计】（表中不要留空格）
（2）计算第Ⅱ族实验中，反应达平衡时NO的浓度为2.50×10^-3mol/L
（3）实验结论：由曲线Ⅰ、Ⅱ可知：增大催化剂比表面积，该反应速率加快，由曲线Ⅰ、Ⅲ可知，升高温度，加快反应速率
（4）升高温度，该反应中NO的转化率减小（填“增大”、“减小”或“无影响”）

Answer 1

分析 （1）实验Ⅰ为参照实验，根据实验Ⅰ、Ⅱ中的不同因素判断实验目的，再根据对照试验中变量的唯一性判断温度；根据实验Ⅰ、Ⅲ的实验目的及对照试验中变量的唯一性判断NO、CO的浓度；
（2）根据图象中数据计算出反应过程中消耗CO的浓度，然后根据反应方程式得出反应消耗NO浓度，从而得出达到平衡时NO浓度；
（3）根据实验Ⅰ、Ⅱ可知，实验Ⅱ优先达到平衡，说明实验Ⅱ中反应速率较快；
（4）根据实验Ⅰ、Ⅲ可知，实验Ⅲ中达到平衡时CO浓度增大，说明升高温度，平衡向着逆向移动，NO的转化率减小．

解答 解：（1）对照实验中只能有1个变量，根据实验Ⅰ、Ⅱ可知，实验Ⅰ、Ⅱ的目的是探究催化剂的比表面积对反应速率的影响，则实验Ⅰ、Ⅱ的温度、NO初始浓度、CO初始浓度都必须完全相同，所以实验Ⅱ中温度为280℃；
实验Ⅰ、Ⅲ是探究温度对反应速率的影响，则除了温度不同以外，其它条件必须完全相同，则NO初始浓度为6.50×10^-3mol/L、CO初始浓度为4.00×10^-3mol/L，
故答案为：

Ⅱ	探究催化剂比表面积对反应速率的影响	280
Ⅲ			6.50×10-3	4.00×10-3

；
（2）根据图象可知，实验Ⅱ达到平衡状态时CO的物质的量浓度为：1.0×10^-3 mol/L，则反应过程中消耗CO的浓度为：4.0×10^-3 mol/L-1.0×10^-3 mol/L=3.0×10^-3mol/L，根据反应2NO+2CO?2C0₂+N₂可知，反应中消耗NO的浓度为3.0×10^-3mol/L，反应达平衡时NO的浓度为：6.50×10^-3mol/L-3.0×10^-3mol/L=2.50×10^-3 mol/L，
故答案为：2.50×10^-3 mol/L；
（3）根据图象中实验Ⅰ、Ⅱ的曲线可知，实验Ⅱ优先达到平衡，则实验Ⅱ中反应速率较快，说明增大催化剂比表面积，能够加快反应速率，
故答案为：增大催化剂比表面积，该反应速率加快；
（4）根据图象中实验Ⅰ、Ⅲ的曲线可知，达到平衡时实验Ⅲ的CO浓度增大，说明该反应为放热反应，升高温度平衡向着逆向移动，NO的转化率减小，
故答案为：减小．

点评 本题考查了探究影响化学反应速率的因素，题目难度中等，熟练掌握温度、压强、催化剂对反应速率的影响为解答关键，注意明确对照试验中必须满足变量的唯一性，试题充分考查了学生的分析能力及化学实验能力．