Question

18．汽车排放的尾气为大气污染源之一，目前，可利用以下化学原理解决尾气：
2NO+2CO$\stackrel{催化剂}{?}$2CO₂+N₂．
（1）写出CO₂的结构式O=C=O，N₂的电子式．
（2）一定条件下，在容积固定的容器中进行上述反应，CO浓度与时间关系如图所示：
①则反应速率υ（a）、υ（b）、υ（c）的大小关系是υ（a）＞υ（b）=υ（c）；
②下列可说明反应到达图中c点的是BC；
A．NO、CO、CO₂、N₂的浓度比值保持2：2：2：1不变
B．CO的浓度不再改变
C．反应消耗2molNO的同时消耗1molN₂
D．容器中的气体质量或物质的量保持不变
（3）为研究如何提高该转化过程反应速率，某课题组进行了以下实验探究．
【资料查阅】
A．不同的催化剂对同一反应的催化效率不同；
B．使用等质量相同的催化剂时，催化剂的比表面积对催化效率有影响．
【实验设计】课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，设计了以下对比实验．

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	达平衡时所用的时间min
Ⅰ	参照实验	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

【结论】①实验编号Ⅱ的实验目的为探究催化剂比表面积对反应速率的影响．
②课题中探究外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响的另一因素是温度，且升高温度反应速率将增大．（填“增大”、“减小”、“无影响”）．

Answer 1

分析 （1）CO₂为共价化合物，碳和氧之间存在2对共用电子对，据此写出此分子的结构式；N₂分子氮原子间存在氮氮三键，均满足8电子结构，据此写出电子式；
（2）①该反应中，CO浓度逐渐减小，直至达到平衡状态，根据图象可知，b、c点达到平衡状态，则a点反应速率一定大于b、c；
②bc点已经达到平衡状态，此时正逆反应速率相等，各组分的浓度不变，据此对各选项进行判断；
（3）①对照试验中需要控制变量，根据实验Ⅰ、Ⅱ中不同的反应条件进行判断实验目的；
②根据实验Ⅰ、Ⅲ的反应时间判断温度对该反应速率的影响

解答 解：（1）CO₂的结构式为O=C=O，N₂的电子式为；故答案为：O=C=O；；
（2）①该反应中，CO浓度逐渐减小，直至达到平衡状态，根据图象可知，b、c点达到平衡状态，a点还没有达到平衡状态，则a点反应速率一定大于b、c，即：υ（a）＞υ（b）=υ（c），
故答案为：υ（a）＞υ（b）=υ（c）；
②根据图象曲线变化可知，b、c两点处于平衡状态，
A．化学反应速率与化学计量数成正比，则反应过程中NO、CO、CO₂、N₂的浓度比值始终为2：2：2：1，所以无法判断是否达到平衡状态，故A错误；
B．CO的浓度不再改变，说明正逆反应速率相等，已经达到平衡状态，故B正确；
C．反应消耗2molNO的同时消耗1molN₂，证明正反应速率与逆反应速率相等，各组分浓度不再变化，达到了平衡状态，故C正确；
D．根据质量守恒定律可知容器中的气体质量始终不变，但混合气体的总物质的量不确定，达到平衡时才保持不变，故D错误；
故答案为：BC；
（3）①实验Ⅰ和实验Ⅱ的反应条件中，除了催化剂表面积大小不同以外，其它条件完全相同，说明实验目的是探究催化剂比表面积对反应速率的影响，
故答案为：探究催化剂比表面积对反应速率的影响；
②根据实验Ⅰ和实验Ⅲ可知，反应在不同温度下进行的，可见是探究温度对速率的影响，且升高温度后，达到平衡需要的时间少，说明升高温度，反应速率增大，则反应时间减小，
故答案为：温度；升高温度；增大．

点评 本题考查化学平衡及其影响、化学平衡、化学反应速率的计算、影响反应速率的因素等知识，题目难度中等，试题知识点较多，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力，注意熟练掌握影响化学平衡、化学反应速率的因素，能够正确判断化学平衡状态．