Question

某實驗小組模擬工業(yè)合成氨，利用合成的氨氣驗證氨氣具有還原性實驗．
Ⅰ．利用反應N₂+3H₂

催化劑

高溫、高壓

2NH₃ △H=-92.4kJ/mol，開始他們將N₂和H₂混合氣體10mol（體積比1：1）充入2L合成塔中．反應前壓強為P₀，反應過程中壓強用P表示，反應過程中

P

P0

與時間t的關系如圖所示．請回答下列問題：
（1）2min時，以c（NH₃）變化表示的平均反應速率為

 

；
（2）若提高H₂的轉化率可采取的措施有

 

；
A．向體系中再充入一定量的H₂
B．分離出NH₃
C．升高溫度
D．充入He氣使壓強增大
E．加入一定量的N₂
（3）反應達到平衡的標志

 

A．反應體系壓強不再變化                B．反應體系密度不再變化
C．氨氣的生成速率是氮氣消耗速率的二倍    D．反應停止的狀態(tài)
Ⅱ．氨氣與氧化銅反應，黑色固體變成光亮的紅色．有資料顯示，Cu₂O也是紅色固體，不溶于水，溶于稀硫酸，生成生成Cu和CuSO₄．溶于鹽酸生成白色氯化亞銅結晶粉末．
（1）提出假設：1．紅色固體為Cu    2．

 

   3．紅色固體為Cu₂O和Cu
（2）寫出Cu₂O與稀硫酸反應的離子方程式

 

，氧化劑是

 

；
（3）設計方案，驗證以上假設，寫出實驗步驟和現象以及結論．

實驗步驟	現象和結論

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,化學平衡建立的過程,化學平衡狀態(tài)的判斷,銅金屬及其重要化合物的主要性質

專題：化學平衡專題,元素及其化合物

分析：Ⅰ、（1）依據化學反應速率=

△c

△t

計算；
（2）依據化學平衡移動原理分析，提高H₂的轉化率，就是使反應向正向進行，盡可能多得消耗H₂；
（3）反應前后，氣體體積不相等，壓強不變說明達到平衡，混合氣體密度始終不變，不能說明是否達到平衡，氨氣的生成速率始終是氮氣消耗速率的二倍，也不能說明是否達到平衡，化學平衡是動態(tài)平衡，雖然達到平衡，但反應仍在進行，并沒有停止；
Ⅱ、（1）依據題干假設分析；
（2）氧化亞銅與稀硫酸反應，生成銅和硫酸銅，依據元素化合價變化分析判斷，氧化劑是鹽酸化合價降低的物質；
（3）根據提給信息，在混合固體中加入稀硫酸，再根據剩余固體的質量就可以確定固體成分．

解答： 解：Ⅰ．（1）2min時，混合氣體減少了1mol，則反應的N₂為0.5mol，生成NH₃1mol，用c（NH₃）變化表示的平均反應速率=

1mol 2L

2min

=0.25mol/（L?min）；
故答案為：0.25mol/（L?min）；
（2）提高H₂的轉化率，就是使反應向正向進行，盡可能多得消耗H₂，
A、雖然平衡正向移動，但消耗的H₂少，加入的H₂多，H₂轉化率減小，故A錯誤；
B、分離出NH₃，平衡正向移動，H₂轉化率增大，故B正確；
C、升高溫度，平衡逆向進行，H₂轉化率減小，故C錯誤；
D、充入He氣使壓強增大，分壓不變，各物質的濃度不變，平衡不移動，H₂轉化率不變，故D錯誤；
E、加入一定量N₂，平衡正向移動，H₂轉化率增大，故E正確；
故選BE．
（3）A、反應前后，氣體體積不相等，壓強不變說明達到平衡，故A正確；
B、氣體質量不變，體積不變，混合氣體密度始終不變，不能說明是否達到平衡，故B錯誤；
C、氨氣的生成速率始終是氮氣消耗速率的二倍，是正反應方向進行，不能說明是否達到平衡，故C錯誤；
D、化學平衡是動態(tài)平衡，雖然達到平衡，但反應仍在進行，并沒有停止，故D錯誤；
故選A．
Ⅱ．（1）根據題給條件，1．紅色固體為Cu，3．紅色固體為Cu₂O和Cu，假設2應給是紅色固體為Cu₂O；
故答案為：紅色固體為Cu₂O；
（2）根據題給條件，氧化亞銅與稀硫酸反應，生成銅和硫酸銅，反應離子方程式為：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O，反應中銅元素化合價+1價變化為0價和+2價，化合價降低做氧化劑，化合價+1價變化為+2價，化合價升高做還原劑，所以氧化亞銅既是氧化劑又是還原劑；
故答案為：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O，Cu₂O；
（3）根據提給信息，在混合固體中加入稀硫酸，再根據剩余固體的質量就可以確定固體成分．
假設ag紅色固體中只含有氧化亞銅，設氧化亞銅和稀硫酸反應生成銅的質量為X，
Cu₂O+H₂SO₄═CuSO₄+Cu+H₂O
144              64
ag               X
X=0.444ag．

實驗步驟	現象和結論
取一定質量（ag）的紅色固體，加入稀硫酸，反應完畢，洗滌、干燥、稱量固體	①若固體質量無變化，仍為紅色，則只有Cu ②若剩余固體質量為0.444ag，則只有Cu2O ③若剩余固體質量大于0.444ag，則有Cu2O和Cu

故答案為：

實驗步驟	現象和結論
取一定質量（ag）的紅色固體，加入稀硫酸，反應完畢，洗滌、干燥、稱量固體	①若固體質量無變化，仍為紅色，則只有Cu ②若剩余固體質量為0.444ag，則只有Cu2O ③若剩余固體質量大于0.444ag，則有Cu2O和Cu

點評：本題考查了化學平衡圖象分析，化學平衡計算應用，物質組成的分析判斷，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．