题目内容

为使汽车尾气中的主要污染物(CO、NOx、碳氢化合物)进行相互反应,生成无毒物质,减少汽车尾气污染.某研究性学习小组在技术人员的指导下,按下列流程探究某种催化剂在不同空燃比(空气与燃油气的质量比)条件下对汽车尾气的催化效果.
汽车尾气-→尾气分析仪-→催化反应器-→尾气分析仪
(1)实验过程中除空燃比不同外,其他条件:汽车尾气的流速、
 
等必须相同.
(2)在一定条件下,测得尾气中的主要污染物的转化率与空燃比的关系如右图所示.空燃比约为
 
时,催化剂对汽车尾气的催化效果最好.
(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表中,请填写剩余的实验条件数据.
实验编号T/℃NO初始浓度mol?L-1CO初始浓度mol?L-1催化剂的比表面积
m2?g-1
Ⅰ2801.2×10-35.8×10-382
Ⅱ 
 
 
124
Ⅲ350
 
 
124
考点:常见的生活环境的污染及治理
专题:化学应用
分析:(1)探究某种催化剂在不同空燃比(空气与燃油气的质量比)条件下对汽车尾气的催化效果,必须控制其它条件相同;
(2)由图象分析,NO和CO的转化率越高,催化效果越好;
(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.
解答: 解:(1)探究某种催化剂在不同空燃比(空气与燃油气的质量比)条件下对汽车尾气的催化效果,必须控制其它条件相同,即汽车尾气的流速,催化反应的温度相同,故答案为:催化反应的温度;
(2)由图象可知,在c点时NO和CO的转化率最高,催化效果最好,故答案为:c;
(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;
I、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:
Ⅱ2801.2×10-35.80×10-3
Ⅲ1.2×10-35.80×10-3
.
点评:本题考查反应速率及图象,把握控制变量法分析反应速率的影响因素及图象为解答的关键,注重考查了学生对化学实验的设计思路,充分体现了新课程变化,同时又注重了对高考热点的考查,注意图象为解答的易错点,题目难度中等.
练习册系列答案
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甲醇是一种可再生能源,在日常生活中有着广泛的应用.工业上用CO生产燃料甲醇,如:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).图1表示反应中能量的变化;图2表示一定温度下,在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化.

请回答下列问题:
(1)图表示使用和未使用催化剂时反应过程和能量的对应关系.下列有关催化剂的说法不正确是
 

A.降低分子的能量      
B.增加了活化分子数
C.提高了活化分子百分数   
D.增加了单位体积内的活化分子数
(2)从反应开始到建立平衡,用H2表示的净反应平均速率(v净=v正-v逆)v(H2)=
 
,该过程中释放
 
kJ热量.该温度T1℃下CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的化学平衡常数为
 
(填具体数值).
(3)在T2℃下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,达平衡后,测得c(CO)=0.2mol?L-1,则CO的转化率为
 
.比较:T2
 
T1 (填“>”、“<”或“=”).
(4)合成气经压缩升温后进入10m3甲醇合成塔,在催化剂作用下,通过反应进行甲醇合成,T3℃下此反应的平衡常数为160.此温度下,在密闭容器中加入CO、H2,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质COH2CH3OH
浓度/(mol?L-1)0.10.20.4
比较此时正、逆反应速率的大小:v正
 
v逆 (填“>”、“<”或“=”).生产过程中,合成气要进行循环,其目的是
 
.
(5)如图3为常用笔记本电脑所用甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图如.电池总反应为2CH3OH+3O2?2CO2+4H2O.在电脑的使用过程中,电池的温度往往因为各种原因会升高,试判断温度升高时该反应的平衡常数K将
 
(填:“增大”、“减小”或“不变”).温度升高
 
(填:“有利”或“不利于”)电池将化学能转化为电能.该装置中
 
(填:“a”或“b”)为电池的负极,该电极反应式为
 
.

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