Question

【題目】化學反應速率和限度與生產、生活密切相關。

（1）某同學為了探究鋅與硫酸反應過程中的速率變化，在 400mL 稀硫酸中加入足量的鋅粉，標況下用排水集氣法收集反應放出的氫氣，實驗記錄如下（累計值）：

①哪一時間段反應速率最大_______min（填“0～1”、“1～2”、“2～3”、“3～4”、“4～5”）， 原因是________。

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________設溶液體積不變）。

（2）該同學在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中，發現加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回 答下列問題：

①硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是_______。

②實驗室中現有 Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4 等 4 種溶液，可與實驗中 CuSO4 溶液起相似作用的是_______。

③要減慢上述實驗中氣體產生速率，可采取的合力措施有_______、_______（答兩種）。

（3） 某溫度下在 4 L 密閉容器中，X、Y、Z 三種氣態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_______。

②該反應達到平衡狀態的標志是_______（填字母）

A．Y 的體積分數在混合氣體中保持不變 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．容器內氣體的總質量保持不變E．生成 1 mol Y 的同時消耗 2 mol Z

③2 min 內 Y 的轉化率為_______。

Answer 1

【答案】2~3 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. 0.025 mol·L-1·min-1 CuSO4 與 Zn 反應生成的 Cu 附著在 Zn 表面形成銅鋅原電池加快了化學反應速率； Ag2SO4 適當增加硫酸的濃度 增加鋅粒的表面積；升高溫度等（答兩種即可） 3X(g)+Y(g)2Z(g) AC 10%

【解析】

(1)①相同時間內收集的氣體體積越多，該反應速率越快；溫度越高化學反應速率越快；

②先計算生成氫氣物質的量，再根據關系式計算消耗n(HCl)，利用v=計算鹽酸反應速率；

(2) Zn和硫酸的反應中加入少量的CuSO4溶液，能置換出一定量Cu，在溶液中形成Cu/Zn原電池，原電池反應比化學反應速率快；

②所給四種溶液中只Zn只能置換出Ag；

③從影響反應速率的因素分析；

(3)①根據圖知，隨著反應進行，X、Y的物質的量減少而Z的物質的量增加，則X和Y是反應物而Z是生成物，反應達到平衡時，△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，同一可逆反應中同一段時間內參加反應的各物質的物質的量變化量之比等于其計算之比，據此確定化學方程式；

②可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，反應體系中各物質的物質的量、物質的量濃度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變；

③Y的轉化率=×100%；

(1)①相同通條件下，反應速率越大，相同時間內收集的氣體越多；由表中數據可知，反應速率最大的時間段是23min，原因是：該反應是放熱反應，溫度越高，反應速率越大；

②34分鐘時間段，收集的氫氣體積=(576464)mL=112mL，n(H2)==0.005mol，根據氫氣和HCl關系式得消耗的n(HCl)=2n(H2)=2×0.005mol=0.01mol，則v(HCl)==0.025 mol/(Lmin)；

(2)Zn和硫酸的反應中加入少量的CuSO4溶液，能置換出一定量Cu，在溶液中形成Cu/Zn原電池，而加快化學反應速率；

②所給四種溶液中只Zn只能置換出Ag，即Ag2SO4與CuSO4溶液具有相似的作用；

③為加快Zn和硫酸的反應速率可從升溫、適當增大硫酸的濃度、增大鋅的比表面積等角度考慮，可采取的合力措施有：增加鋅的表面積；升高溫度或適當增大硫酸的濃度等；

(3)①根據圖知,隨著反應進行，X、Y的物質的量減少而Z的物質的量增加，則X和Y是反應物而Z是生成物，反應達到平衡時，△n(X)=(1.00.4)mol=0.6mol、△n(Y)=(1.00.8)mol=0.2mol、△n(Z)=(0.50.1)mol=0.4mol，同一可逆反應中同一段時間內參加反應的各物質的物質的量變化量之比等于其計算之比，X、Y、Z的計量數之比=0.6mol:0.2mol:0.4mol=3:1:2，則該反應方程式為3X(g)+Y(g)2Z(g)；

②A．Y的體積分數在混合氣體中保持不變，說明各物質的量不變，反應達到平衡狀態，故A正確；

B．X、Y的反應速率比為3:1時，如果反應速率都是指同一方向的反應速率，則該反應不一定達到平衡狀態，故B錯誤；

C．反應前后氣體壓強減小，當容器內氣體壓強保持不變時，各物質的物質的量不變，反應達到平衡狀態，故C正確；

D．容器內氣體的總質量一直保持不變，故D錯誤；

E．生成1mol Y的同時消耗2molZ，所描述的為同向反應過程，不能判斷反應達到平衡狀態，故E錯誤；

答案選AC；

③Y的轉化率=×100% =×100%=10%。