Question

某实验小组模拟工业合成氨，利用合成的氨气验证氨气具有还原性实验．
Ⅰ．利用反应N₂+3H₂

催化剂

高温、高压

2NH₃ △H=-92.4kJ/mol，开始他们将N₂和H₂混合气体10mol（体积比1：1）充入2L合成塔中．反应前压强为P₀，反应过程中压强用P表示，反应过程中

P

P0

与时间t的关系如图所示．请回答下列问题：
（1）2min时，以c（NH₃）变化表示的平均反应速率为

 

；
（2）若提高H₂的转化率可采取的措施有

 

；
A．向体系中再充入一定量的H₂
B．分离出NH₃
C．升高温度
D．充入He气使压强增大
E．加入一定量的N₂
（3）反应达到平衡的标志

 

A．反应体系压强不再变化                B．反应体系密度不再变化
C．氨气的生成速率是氮气消耗速率的二倍    D．反应停止的状态
Ⅱ．氨气与氧化铜反应，黑色固体变成光亮的红色．有资料显示，Cu₂O也是红色固体，不溶于水，溶于稀硫酸，生成生成Cu和CuSO₄．溶于盐酸生成白色氯化亚铜结晶粉末．
（1）提出假设：1．红色固体为Cu    2．

 

   3．红色固体为Cu₂O和Cu
（2）写出Cu₂O与稀硫酸反应的离子方程式

 

，氧化剂是

 

；
（3）设计方案，验证以上假设，写出实验步骤和现象以及结论．

实验步骤	现象和结论

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,化学平衡建立的过程,化学平衡状态的判断,铜金属及其重要化合物的主要性质

专题：化学平衡专题,元素及其化合物

分析：Ⅰ、（1）依据化学反应速率=

△c

△t

计算；
（2）依据化学平衡移动原理分析，提高H₂的转化率，就是使反应向正向进行，尽可能多得消耗H₂；
（3）反应前后，气体体积不相等，压强不变说明达到平衡，混合气体密度始终不变，不能说明是否达到平衡，氨气的生成速率始终是氮气消耗速率的二倍，也不能说明是否达到平衡，化学平衡是动态平衡，虽然达到平衡，但反应仍在进行，并没有停止；
Ⅱ、（1）依据题干假设分析；
（2）氧化亚铜与稀硫酸反应，生成铜和硫酸铜，依据元素化合价变化分析判断，氧化剂是盐酸化合价降低的物质；
（3）根据提给信息，在混合固体中加入稀硫酸，再根据剩余固体的质量就可以确定固体成分．

解答： 解：Ⅰ．（1）2min时，混合气体减少了1mol，则反应的N₂为0.5mol，生成NH₃1mol，用c（NH₃）变化表示的平均反应速率=

1mol 2L

2min

=0.25mol/（L?min）；
故答案为：0.25mol/（L?min）；
（2）提高H₂的转化率，就是使反应向正向进行，尽可能多得消耗H₂，
A、虽然平衡正向移动，但消耗的H₂少，加入的H₂多，H₂转化率减小，故A错误；
B、分离出NH₃，平衡正向移动，H₂转化率增大，故B正确；
C、升高温度，平衡逆向进行，H₂转化率减小，故C错误；
D、充入He气使压强增大，分压不变，各物质的浓度不变，平衡不移动，H₂转化率不变，故D错误；
E、加入一定量N₂，平衡正向移动，H₂转化率增大，故E正确；
故选BE．
（3）A、反应前后，气体体积不相等，压强不变说明达到平衡，故A正确；
B、气体质量不变，体积不变，混合气体密度始终不变，不能说明是否达到平衡，故B错误；
C、氨气的生成速率始终是氮气消耗速率的二倍，是正反应方向进行，不能说明是否达到平衡，故C错误；
D、化学平衡是动态平衡，虽然达到平衡，但反应仍在进行，并没有停止，故D错误；
故选A．
Ⅱ．（1）根据题给条件，1．红色固体为Cu，3．红色固体为Cu₂O和Cu，假设2应给是红色固体为Cu₂O；
故答案为：红色固体为Cu₂O；
（2）根据题给条件，氧化亚铜与稀硫酸反应，生成铜和硫酸铜，反应离子方程式为：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O，反应中铜元素化合价+1价变化为0价和+2价，化合价降低做氧化剂，化合价+1价变化为+2价，化合价升高做还原剂，所以氧化亚铜既是氧化剂又是还原剂；
故答案为：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O，Cu₂O；
（3）根据提给信息，在混合固体中加入稀硫酸，再根据剩余固体的质量就可以确定固体成分．
假设ag红色固体中只含有氧化亚铜，设氧化亚铜和稀硫酸反应生成铜的质量为X，
Cu₂O+H₂SO₄═CuSO₄+Cu+H₂O
144              64
ag               X
X=0.444ag．

实验步骤	现象和结论
取一定质量（ag）的红色固体，加入稀硫酸，反应完毕，洗涤、干燥、称量固体	①若固体质量无变化，仍为红色，则只有Cu ②若剩余固体质量为0.444ag，则只有Cu2O ③若剩余固体质量大于0.444ag，则有Cu2O和Cu

故答案为：

实验步骤	现象和结论
取一定质量（ag）的红色固体，加入稀硫酸，反应完毕，洗涤、干燥、称量固体	①若固体质量无变化，仍为红色，则只有Cu ②若剩余固体质量为0.444ag，则只有Cu2O ③若剩余固体质量大于0.444ag，则有Cu2O和Cu

点评：本题考查了化学平衡图象分析，化学平衡计算应用，物质组成的分析判断，掌握基础是关键，题目难度中等．