Question

16．化學反應速率和限度與生產(chǎn)、生活密切相關．
（1）某學生為了探究鋅與鹽酸反應過程中的速率變化，在400mL稀鹽酸中加入足量的鋅粉，用排水集氣法收集反應放出的氫氣，實驗記錄如表（累計值）：

時間（min）	1	2	3	4	5
氫氣體積（mL）（標準狀況）	100	240	464	576	620

①哪一時間段反應速率最大2～3min（填0～1、1～2、2～3、3～4、4～5），原因是因該反應是放熱反應，此時溫度高且鹽酸濃度較大，所以反應速率較快．
②求3～4分鐘時間段以鹽酸的濃度變化來表示的該反應速率0.025mol/（L•min）（設溶液體積不變）．
（2）另一學生為控制反應速率防止反應過快難以測量氫氣體積，他事先在鹽酸中加入等體積的下列溶液以減慢反應速率，你認為不可行的是CD．
A．蒸餾水        B．KCl溶液       C．KNO₃溶液       D．CuSO₄溶液
（3）某溫度下在4L密閉容器中，X、Y、Z三種氣態(tài)物質的物質的量隨時間變化曲線如圖．
①該反應的化學方程式是3X+Y?2Z．
②該反應達到平衡狀態(tài)的標志是CD
A．X、Y、Z的反應速率相等
B．X、Y的反應速率比為3：1
C．容器內氣體壓強保持不變
D．生成1mol Y的同時生成2mol Z
③2min內X的轉化率為30%．
④若上述反應中X、Y、Z分別為H₂、N₂、NH₃，且已知17g氨氣分解成氮氣和氫氣要吸收46kJ熱量，則該反應的熱化學反應方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）①在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min時間段中，產(chǎn)生氣體的體積分別為100mL、140mL、224mL、112mL、54mL，生成氣體體積越大的時間段，反應速率越大，結合溫度、濃度對反應速率的影響分析；
②計算出氫氣的體積，根據(jù)2HCl～H₂，計算消耗鹽酸的物質的量，計算濃度的變化，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算反應速率；
③為了減緩反應速率但不減少產(chǎn)生氫氣的量，可降低H⁺濃度，但不能影響H⁺的物質的量；
（2）①根據(jù)參加反應的物質的物質的量之比等于化學計量數(shù)之比書寫化學方程式；
②反應到達平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等（同種物質）或正逆反應速率之比等于系數(shù)之比（不同物質），平衡時各種物質的物質的量、濃度等不再發(fā)生變化，可由此進行判斷；
③轉化率=$\frac{變化物質的量}{起始總物質的量}×100%$；
④17g氨氣的物質的量是1mol，1mol氨氣分解吸收46kJ熱量，則生成1mol氨氣放出46kJ熱量，生成2mol氨氣放出92kJ熱量．

解答 解：（1）①在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min時間段中，產(chǎn)生氣體的體積分別為100mL、140mL、224mL、112mL、54mL，由此可知反應速率最大的時間段為2～3 min；原因是：該反應是放熱反應，溫度越高，反應速率越大，
故答案為：2～3 min；因該反應是放熱反應，此時溫度高且鹽酸濃度較大，所以反應速率較快；
②在3～4min時間段內，n（H₂）=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，根據(jù)2HCl～H₂，計算消耗鹽酸的物質的量為0.01mol，則υ（HCl）=$\frac{\frac{0.01mol}{0.4L}}{1min}$=0.025mol/（L•min），
故答案為：0.025mol/（L•min）；
③A．加入蒸餾水，H⁺濃度減小，反應速率減小且不減少產(chǎn)生氫氣的量，故A正確；  
B．加入KCl溶液，H⁺濃度減小，反應速率減小且不減少產(chǎn)生氫氣的量，故B正確；  
C．加入KNO₃溶液，H⁺濃度減小，因酸性溶液中有NO₃^-，具有強氧化性，與Zn反應無氫氣生成，故C錯誤；  
D．加入CuSO₄溶液，Zn置換出Cu反應速度增大，且影響生成氫氣的量，故D錯誤；
故答案為：CD；
（2）①由圖象可以看出，反應中X、Y的物質的量減少，應為反應物，Z的物質的量增多，應為生成物，
當反應進行到5min時，△n（Y）=0.2mol，△n（Z）=0.4mol，△n（X）=0.6mol，
則△n（Y）：△n（Z）：△n（X）=1：2：3，參加反應的物質的物質的量之比等于化學計量數(shù)之比，
則反應的方程式為：3X+Y?2Z，故答案為：3X+Y?2Z；
②A．平衡時X、Y、Z的反應速率可能相等，與各物質的起始量和轉化率有關，但不能作平衡狀態(tài)的標志，故A錯誤；
B．隨著反應的進行X、Y的反應速率比始終為3：1，不能作為平衡狀態(tài)的標志，故B錯誤；
C．體積固定，混合氣體的總物質的量不確定，當容器的壓強保持一定，說明正逆反應速率相等，達平衡狀態(tài)，故C正確；
D．生成1mol Y的同時生成2mol Z，同時消耗2molZ，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：CD；
③2min內X的轉化率為$\frac{變化物質的量}{起始總物質的量}×100%$=$\frac{1mol-0.7mol}{1mol}×100%$=30%，
故答案為：30%；
④17g氨氣的物質的量是1mol，1mol氨氣分解吸收46kJ熱量，則生成1mol氨氣放出46kJ熱量，生成2mol氨氣放出92kJ熱量，則該反應熱化學方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol．

點評 本題考查化學平衡計算、化學平衡狀態(tài)判斷、化學反應速率影響因素等知識點，側重考查學生分析判斷及計算能力，明確化學反應原理、平衡狀態(tài)判斷方法等知識點是解本題關鍵，只有反應前后改變的物理量才能作為平衡狀態(tài)判斷依據(jù)，題目難度不大．