Question

16．化學(xué)反應(yīng)速率和限度與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)．
（1）某學(xué)生為了探究鋅與鹽酸反應(yīng)過(guò)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(yīng)放出的氫氣，實(shí)驗(yàn)記錄如表（累計(jì)值）：

時(shí)間（min）	1	2	3	4	5
氫氣體積（mL）（標(biāo)準(zhǔn)狀況）	100	240	464	576	620

①哪一時(shí)間段反應(yīng)速率最大2～3min（填0～1、1～2、2～3、3～4、4～5），原因是因該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，此時(shí)溫度高且鹽酸濃度較大，所以反應(yīng)速率較快．
②求3～4分鐘時(shí)間段以鹽酸的濃度變化來(lái)表示的該反應(yīng)速率0.025mol/（L•min）（設(shè)溶液體積不變）．
（2）另一學(xué)生為控制反應(yīng)速率防止反應(yīng)過(guò)快難以測(cè)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(yīng)速率，你認(rèn)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(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化曲線如圖．
①該反應(yīng)的化學(xué)方程式是3X+Y?2Z．
②該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是CD
A．X、Y、Z的反應(yīng)速率相等
B．X、Y的反應(yīng)速率比為3：1
C．容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)保持不變
D．生成1mol Y的同時(shí)生成2mol Z
③2min內(nèi)X的轉(zhuǎn)化率為30%．
④若上述反應(yīng)中X、Y、Z分別為H₂、N₂、NH₃，且已知17g氨氣分解成氮?dú)夂蜌錃庖�吸�?6kJ熱量，則該反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)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(shí)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(shí)間段，反應(yīng)速率越大，結(jié)合溫度、濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響分析；
②計(jì)算出氫氣的體積，根據(jù)2HCl～H₂，計(jì)算消耗鹽酸的物質(zhì)的量，計(jì)算濃度的變化，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算反應(yīng)速率；
③為了減緩反應(yīng)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(zhì)的量；
（2）①根據(jù)參加反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比書寫化學(xué)方程式；
②反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，可由此進(jìn)行判斷；
③轉(zhuǎn)化率=$\frac{變化物質(zhì)的量}{起始總物質(zhì)的量}×100%$；
④17g氨氣的物質(zhì)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(shí)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(yīng)速率最大的時(shí)間段為2～3 min；原因是：該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，反應(yīng)速率越大，
故答案為：2～3 min；因該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，此時(shí)溫度高且鹽酸濃度較大，所以反應(yīng)速率較快；
②在3～4min時(shí)間段內(nèi)，n（H₂）=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，根據(jù)2HCl～H₂，計(jì)算消耗鹽酸的物質(zhì)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(yīng)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(yīng)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(qiáng)氧化性，與Zn反應(yīng)無(wú)氫氣生成，故C錯(cuò)誤；  
D．加入CuSO₄溶液，Zn置換出Cu反應(yīng)速度增大，且影響生成氫氣的量，故D錯(cuò)誤；
故答案為：CD；
（2）①由圖象可以看出，反應(yīng)中X、Y的物質(zhì)的量減少，應(yīng)為反應(yīng)物，Z的物質(zhì)的量增多，應(yīng)為生成物，
當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到5min時(shí)，△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(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，
則反應(yīng)的方程式為：3X+Y?2Z，故答案為：3X+Y?2Z；
②A．平衡時(shí)X、Y、Z的反應(yīng)速率可能相等，與各物質(zhì)的起始量和轉(zhuǎn)化率有關(guān)，但不能作平衡狀態(tài)的標(biāo)志，故A錯(cuò)誤；
B．隨著反應(yīng)的進(jìn)行X、Y的反應(yīng)速率比始終為3：1，不能作為平衡狀態(tài)的標(biāo)志，故B錯(cuò)誤；
C．體積固定，混合氣體的總物質(zhì)的量不確定，當(dāng)容器的壓強(qiáng)保持一定，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)平衡狀態(tài)，故C正確；
D．生成1mol Y的同時(shí)生成2mol Z，同時(shí)消耗2molZ，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：CD；
③2min內(nèi)X的轉(zhuǎn)化率為$\frac{變化物質(zhì)的量}{起始總物質(zhì)的量}×100%$=$\frac{1mol-0.7mol}{1mol}×100%$=30%，
故答案為：30%；
④17g氨氣的物質(zhì)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(yīng)熱化學(xué)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(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、化學(xué)反應(yīng)速率影響因素等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及計(jì)算能力，明確化學(xué)反應(yīng)原理、平衡狀態(tài)判斷方法等知識(shí)點(diǎn)是解本題關(guān)鍵，只有反應(yīng)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．