Question

20．化学反应速率与限度与生产、生活密切相关
（1）某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在400mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下（累计值）：

时间（min）	1	2	3	4	5
氢气体积（mL）（标准状况）	100	240	464	576	620

①哪一时间段（指0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min）反应速率最大2～3min，原因是该反应是放热反应，此时温度高，反应速率越大．
②求3～4分钟时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率0.025mol/（L•min）．
（设溶液体积不变）
（2）另一学生也做同样的实验，由于反应太快，不好控制测量氢气体积，他事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率，你认为不可行的是CD．
A．蒸馏水        B．KCl溶液       C．KNO₃溶液       D．CuSO₄溶液
（3）某温度下在4L密闭容器中，3种气态物质 X、Y、Z的物质的量随时间变化曲线如右图．
①该反应的化学方程式是3X+Y?2Z．
②在5min时，该反应达到了平衡状态，下列可作为判断反应已达到该状态的是CD．
A．X、Y、Z的反应速率相等
B．X、Y的反应速率比为3：1
C．容器内气体压强保持不变
D．生成1mol Y的同时生成2mol Z
③2min内X的转化率为30%．
④若上述反应中X、Y、Z分别为H₂、N₂、NH₃，且已知17g氨气分解成氮气和氢气要吸收46kJ热量，则该反应的热化学反应方程式为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）①相同时间内收集的气体体积越多，该反应速率越快；温度越高化学反应速率越快；
②先计算生成氢气物质的量，再根据关系式计算消耗n（HCl），利用c=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算盐酸反应速率；
（2）要降低反应速率，可以采用降低温度、降低氢离子浓度等方法实现；
（3）①根据图知，随着反应进行，X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加，则X和Y是反应物而Z是生成物，反应达到平衡时，△n（X）=（1.0-0.4）mol=0.6mol、△n（Y）=（1.0-0.8）mol=0.2mol、△n（Z）=（0.5-0.1）mol=0.4mol，同一可逆反应中同一段时间内参加反应的各物质的物质的量变化量之比等于其计算之比，据此确定化学式；
②可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；                   
③X的转化率=$\frac{反应的n（X）}{反应初始n（X）}$×100%；
④17g氨气的物质的量是1mol，1mol氨气分解吸收46kJ热量，则生成1mol氨气放出46kJ热量，生成2mol氨气放出92kJ热量．

解答 解：（1）①相同通条件下，反应速率越大，相同时间内收集的气体越多；由表中数据可知，反应速率最大的时间段是2～3 min，原因是：该反应是放热反应，温度越高，反应速率越大，
故答案为：2～3 min；该反应是放热反应，此时温度高，反应速率越大；
②3～4分钟时间段，收集的氢气体积=（576-464）mL=112mL，n（H₂）=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，根据氢气和HCl关系式得消耗的n（HCl）=2（H₂）=2×0.005mol=0.01mol，则v（HCl）=$\frac{\frac{0.01mol}{0.4L}}{1min}$=0.025 mol/（L•min），
故答案为：0.025 mol/（L•min）；
（2）A．加入蒸馏水，氢离子浓度减小，反应速率降低，故A不选；        
B．加入KCl溶液，氢离子浓度降低，反应速率降低，故B不选；      
C．加入KNO₃溶液，相当于含有硝酸，硝酸和Zn反应生成NO而不是氢气，故C选；
D．加入CuSO₄溶液，Zn和铜离子反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池而加快反应速率，故D选；
故选CD；
（3）①根据图知，随着反应进行，X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加，则X和Y是反应物而Z是生成物，反应达到平衡时，△n（X）=（1.0-0.4）mol=0.6mol、△n（Y）=（1.0-0.8）mol=0.2mol、△n（Z）=（0.5-0.1）mol=0.4mol，同一可逆反应中同一段时间内参加反应的各物质的物质的量变化量之比等于其计算之比，X、Y、Z的计量数之比=0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，则该反应方程式为3X+Y?2Z，
故答案为：3X+Y?2Z；
②A．反应达到平衡状态时，各物质的反应速率之比等于其计量数之比，当X、Y、Z的反应速率相等时，该反应没有达到平衡状态，故A错误；
B．X、Y的反应速率比为3：1时，如果反应速率都是指同一方向的反应速率，则该反应不一定达到平衡状态，故B错误；
C．反应前后气体压强减小，当容器内气体压强保持不变时，各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态，故C正确；
D．生成1mol Y的同时生成2mol Z，同时消耗2molZ，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故D正确；
故选CD；                   
③X的转化率=$\frac{反应的n（X）}{反应初始n（X）}$×100%=$\frac{1.0mol-0.7mol}{1.0mol}$×100%=30%，
故答案为：30%；
④17g氨气的物质的量是1mol，1mol氨气分解吸收46kJ热量，则生成1mol氨气放出46kJ热量，生成2mol氨气放出92kJ热量，则该反应热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol．

点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡状态判断、化学反应速率影响因素等知识点，侧重考查学生分析判断及计算能力，明确化学反应原理、平衡状态判断方法等知识点是解本题关键，只有反应前后改变的物理量才能作为平衡状态判断依据，题目难度不大．